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TEMA 06 AGUAS PLUVIALES
TEMA 06
AGUAS PLUVIALES
1
APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS: ESCALA E EFICIÊNCIA EM SISTEMAS
PREDIAIS
RAINWATER EXPLOITATION: SCALE ANEFFICIENCY IN BUILDINGS WATER
NETWORKS
Diogo Rui de Saramago e Sousa da Silva Oliveira
1
Filipa Maria Vidal Pinheiro Malafaya-Baptista 2
Simone Rosa da Silva2
Abstract This study aimed to evaluate the relationship between profitability of rainwater exploitation systems (SAAP)
implementation and the buildings scale, due to their importance when it comes to the implementation of water
resources management sustainability strategies given the scarcity of this resource both in terms of its quality and its
quantity. Framed the main concepts on this issue, based on the research carried out in the preparation of the
Master's Dissertation entitled "The Challenge of Rainwater Exploitation" held at the University Fernando Pessoa in
Porto, as well as the regulated technical and calculation premises, we proceeded to the quantification of the water
that can be collected and the annual consumption volumes, in three selected cases, and to the economic evaluation
of the cost savings related with the SAAP implementation. This profitability refers specifically to the number of years
necessary to refund the capital expenditures associated with the SAAP implementation according to the consumption
savings that results from rainwater use. We concluded that effectively the building scale, its function and the
associated consumptions, reflect themselves in the economic efficiency due to SAAP implementation. The larger
buildings and higher intakes present significantly lower amortization periods, justifying the option for this type of
solution. But even for solutions at smaller scales we cannot forget the environmental benefits associated, particularly
in reducing the volumes of treated water that is withdrawal from the public consumption network, and the retention
of rainwater in the reservoirs, reducing flood flows and consequently the flooding risks.
Key Words: Alternative systems, Efficiency, Rainwater exploitation.
1 Geometria Fractal - Engenharia e Consultoria, Unipessoal Lda. Rua Eça de Queirós, n.º 139 / 2º andar - Estarreja, Portugal. E-
mail: [email protected] - +351 96 868 45 48 2 Escola Politécnica de Pernambuco, Universidade de Pernambuco, Rua Benfica, 455 / Bloco I – Madalena, Recife, PE, Brazil .
CEP 50.720-001. Email: [email protected] - +55 81 8220 1967
2 Escola Politécnica de Pernambuco da Universidade de Pernambuco. Rua Benfica, 455 / Bloco I – Madalena, Recife, PE, Brazil .
CEP 50.720-001.. Email: [email protected] - + 55 81 3184-7566 / + 55 81 8714-1423
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Resumo
O objetivo deste trabalho foi o de avaliar a relação entre a escala dos edifícios e a rentabilidade da implementação de
sistemas de aproveitamento de águas pluviais (SAAP) dada a sua a importância na implementação de estratégias
dirigidas à sustentabilidade ao nível da gestão dos recursos hídricos, face à escassez deste recurso quer em termos da
sua qualidade quer da sua quantidade. Enquadrados os conceitos baseados na pesquisa levada a cabo na elaboração
da Dissertação de Mestrado intitulada “O Desafio do Aproveitamento de Águas Pluviais”, realizada na Universidade
Fernando Pessoa no Porto, bem como os pressupostos técnicos e de cálculo regulamentados, procedeu-se à
quantificação do volume de água possível de recolher e dos consumos anuais para três casos, e à avaliação
económica dos custos associados à implementação dos SAAP. Essa rentabilidade refere-se ao número de anos de
amortização do investimento associado à implementação do SAAP face à poupança no consumo que resulta do uso
da água da chuva. Concluiu-se que a escala do edifício, a sua função e os consumos associados, se refletem na
eficiência em termos económicos da implementação dos SAAP. Os edifícios de maiores dimensões e com maiores
consumos apresentam períodos de amortização significativamente menores, justificando a opção por este tipo de
solução. Mas mesmo para soluções a menores escalas há quelembrar os ganhos ambientais associados na redução
dos volumes água tratada retirados aos consumos da rede pública e na retenção de parte da água de precipitação nos
reservatórios, diminuindo caudais de cheia e consequentemente riscos de inundações.
Palavras-Chave: Águas pluviais, Eficiência, Sistemas alternativos.
Introdução e enquadramento
Este trabalho, com o título Aproveitamento de Águas Pluviais: Escala e Eficiência em Sistemas Prediais, tem como
objetivo avaliar o impacto da variação da escala predial na rentabilização da implementação de Sistemas de
Aproveitamento de Águas Pluviais (SAAP), e teve como base a pesquisa desenvolvida pra elaboração da dissertação
de Mestrado intitulada “O Desafio do Aproveitamento de Águas Pluviais”, realizada na Universidade Fernando
Pessoa. Dada a importância da utilização de sistemas alternativos na sustentabilidade do uso da água, é também
objetivo do trabalho alertar para um conjunto de medidas que uma vez integradas na gestão da água ao nível das
edificações podem também contribuir para esta sustentabilidade.
Neste sentido, o aproveitamento de águas pluviais nas edificações corresponde a um tema que, em conjunto com
aspetos como o comportamento térmico e a eficiência energética dos edifícios, assume cada vez maior importância
no que se refere quer ao processo de desenvolvimento sustentável em geral, quer à questão da construção sustentável
em particular (Oliveira, 2010). Procurou-se então avaliar a eficiência econômica da instalação de um SAAP em
edifícios a várias escalas, comparando os encargos e respetivos períodos de amortização associados a este tipo de
instalação com o sistema tradicional de abastecimento de água.
As questões ambientais ligadas à gestão dos recursos hídricos, como a consciência da escassez de água em termos da
sua qualidade e da heterogeneidade na distribuição temporal e espacial, ou as questões de drenagem urbana e o
problema de cheias e inundações, são uma prioridade no que se prende com a sustentabilidade dos processos de
desenvolvimento. As atividades humanas provocam alterações no ciclo hidrológico, nomeadamente no que se refere
à captação, armazenamento, utilização, contaminação e recuperação da água. Por estes motivos, colocam-se hoje às
cidades grandes desafios nas suas relações com a água, entradas (abastecimento doméstico e industrial) e saídas
(águas pluviais, esgotos domésticos e industriais), nomeadamente o controlo do aumento dos níveis de consumo de
água potável em meio urbano, associados à alteração dos estilos de vida, que agravam o estado de escassez deste
recurso, quer em termos quantitativos quer qualitativos, e o consequente agravamento do seu custo, e que justificam
a adopção de medidas que revertam esta tendência (Oliveira, 2008).
Face ao aumento da pressão a que os recursos hídricos estão sujeitos torna-se fundamental a criação de instrumentos
legislativos eficazes. Um exemplo importante é o da Directiva do Parlamento Europeu que estabelece o Quadro de
Acção para a Política da Água da União Europeia, Directiva 2000/60/CE do Parlamento Europeu e do Conselho,
conhecida com Directiva-Quadro da Água (DQA) e que teve como objectivo estabelecer um quadro comum para a
protecção das águas interiores, de superfície e subterrâneas, das águas de transição e das águas costeiras da União
3
Europeia. Segundo a Comissão Europeia (2002), este novo sistema tutelar assenta sobre quatro princípios
fundamentais dos usia se destaca o terceiro: “A água é um recurso frágil”. De fato, a necessidade de melhorar a
eficiência do consumo de água potável constitui, desde há vários anos, uma das grandes prioridades da gestão da
água na União Europeia. No caso de Portugal, foi elaborado o Programa Nacional para o Uso Eficiente da Água
(PNA, 2002) que define essas prioridades e metodologias e avalia os impactos e a viabilidade das medidas. Outros
exemplos de relevo são o 6th EU Environment Action Programme, a nível internacional, e a Estratégia Nacional
para o Desenvolvimento Sustentável - ENDS 2002, a nível nacional. Para Neves (2002), o PNUEA passou a incluir,
para a determinação da eficiência da utilização da água, um factor de ordem económica.
De uma forma geral, o consumo de água potável nos edifícios está associado ao tipo de edifício em questão
(residencial, serviços, hoteleiro, militar, etc.), bem como às características das populações (pequenos ou grandes
aglomerados populacionais), ao clima, etc., fatores a ter em conta quando se revela necessária a acumulação de água
na edificação para posterior distribuição (Pedroso, 2009). O Programa Nacional para o Uso Eficiente da Água
(PNUEA) sugere, segundo Neves (2002), um conjunto de acções, agrupadas em quatro áreas programáticas: a
sensibilização, informação e educação; adocumentação, formação e apoio técnico; a regulamentação técnica,
rotulagem e normalização; e os incentivos económicos, financeiros e fiscais. Medidas relevantes são também as
apresentadas por Pedroso (2009) como é o caso das medidas de consciencialização e motivação da população, de
alteração dos níveis de pressão nas redes de distribuição prediais e recurso a dispositivos de utilização mais
eficientes, a reutilização de algumas águas residuais, e principalmente, no que se refere a este trabalho, o
aproveitamento das águas pluviais, fato que assume cada vez maior importância nas edificações.
Outras medidas para um uso eficiente da água prendem-se com as campanhas de sensibilização ao nível do
desperdício de água potável, incentivando a redução de consumos e a redução do desperdício, bem como, segundo
Pedroso (2009), o incentivo à instalação de equipamentos de redução de consumos e sistemas de reutilização de
alguns tipos de águas domésticas, alterando a regulamentação atual de modo a tornar viavél a instalação predial de
redes de dstribuição de água não potável. Paralelamente sugere a penalização dos consumos acima dos níveis
considerados adequados em termos de qualidade de vida e da saúde pública, e a avaliação do estado de conservação
das redes prediais e e sua manutenção regular e sistemática, em particular nos dispositivos da instalação verificando a
sua estanquidade de modo a evitar perdas.
Há ainda que referir um conjunto importante de vantagens associadas aos SAAP, como é o caso da facilidade de
coleta da água e sua compatibilidade com os materiais usados nas coberturas, a qualidade e ph da água coletada, o
seu contributo para a redução de picos de volume de água de precipitação, retendo parte desses volumes, e
diminuindo a magnitude das enchentes e consequentes riscos de inundação. Contudo estes sãosistemas que
dependem da precipitação e por isso são afetados pela incerteza relativamente ao volume e distribuição geográfica
dessa precipitação (Tucci em Mano, 2004).
Metodologia e abordagem
A metodologia adotada procurou identificar o comportamento dos SAAP em edifícios de diferentes escalas e avaliar
a sua rentabilidade económica. Para tal recorreu-se à revisão da literatura relevante nesta temática, bem com da
documentação técnica portuguesa, e posteriormente à coleta de dados e elaboração de planilhas de cálculo para
simulação dos consumos e dos volumes dos reservatórios que seriam adotados para os edifícios a comparar. O estudo
baseou-se na avaliação do volume de água possível de recolher, na avaliação dos consumos anuais para os três casos,
e nas tarifas praticadas pela Empresa de Água e Saneamento de Guimarães e Vizela - Vimágua (2010).
A rentabilidade econômica dos SAAP consistiu na determinação do volume de água que pode ser poupado com a
implementação dos sistemas e na avaliação do período de amortização do investimento realizado (entenda-se como
rentabilidade o período de retorno, em anos, previsto para amortizar o investimento inicial associado ao SAAP). A
capacidade dos reservatórios em termos do seu volume útil (Vu, Equação 1) foi determinada, para cada caso, pelo
Método Simplificado Alemão, de acordo com a Especificação Técnica ETA 0701 (ANQIP, 2009), e consiste na
adoção do menor dos valores entre o volume anual de água da chuva possível de recolher (Va, Equação 2) e valor do
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consumo anual estimado (Ce) consoante as características de cada edifício, função e número de utilizadores,
multiplicado por 0.06. Este método considera um período de reserva de água no reservatório não superior a 30 dias.
O volume anual de água da chuva possível de ser recolhida é determinado pela expressão:
Vu = Mín. (Va ou Ce) x 0.06 (Equação 1)
Va = C.P.A.ηf (Equação 2)
Onde:
Va - Volume anual de água da chuva aproveitável (litros)
C - Coeficiente de runoff da cobertura
P - Precipitação média acumulada anual (mm)
A - Área de captação (m2)
ηf - Eficiência hidráulica da filtragem
Os casos seleccionados para este estudo foram uma habitação unifamiliar em Guimarães, de tipologia T3, com piso
térreo mais dois pisos e jardim, um edifício de escritórios localizado no Porto constituído por 5 pisos, com 8
escritórios por piso (1 WC por escritório) e não possui zonas ajardinadas, e um edifício do tipo escolar, o edifício-
sede da Universidade Fernando Pessoa no Porto, com 5 pisos, com diversas instalações sanitárias nos diferentes
pisos. Os valores em termos de custos da água foram os praticados no município de Guimarães para efeitos de
comparação, apesar da situação geográfica dos edifícios de escritórios e escolar ser no município do Porto.
Resultados e discussão
Relativamente ao volume de água da chuva possível de ser recolhido na habitação, tomou-se para o coeficiente de
runoff da cobertura 0.8 (coberturas impermeáveis), o mapa da pluviosidade média em Portugal, que considera um
valor de 1600 mm para a região de Guimarães, a área da cobertura de 260 m2 e um valor de 0.9 para a eficiência
hidráulica de filtragem. Desta forma, obtém-se um volume anual de água da chuva aproveitável (Va) de
Va = C.P.A.ηf = 0.8 x 1600 x 260 x 0.9 = 299520 l/ano (299.52 m3/ano)
Relativamente ao caso da moradia, avaliou-se o consumo anual de água para uma família de 4 pessoas, partindo do
pressuposto de que todo o abastecimento é feito a partir da rede pública. Considerou-se para tal uma capitação de 150
l/hab/dia, valor adotado para uma moradia unifamiliar (Vieira, 2002; Pedroso, 2009). Para além da lavandaria e
instalações sanitárias e preve-se um sistema de rega para o jardim com uma área de 100 m2, considerando que este
espaço é regado entre os meses de Maio a Setembro,não se incluindo água destinada a lavagens gerais de exteriores
ou veículos. Face aos parâmetros adotados, o consumo total diário é de 600 l/dia (150 l/habitante/dia x 4 habitantes)
correspondendo a um consumo doméstico anual de 208.2 m3 (600 l/dia x 347 dias. Considerou-se ainda que o
número de dias de permanência dos ocupantes na habitação num ano é de 347 dias, admitindo-se 18 dias sem
consumos durante um ano. No que diz respeito ao consumo anual destinado a rega, considerou-se o valor de 35 m3
de acordo com a tabela de consumos unitários e anuaus por dispositivo ou utilização previstos na ETA 0701
(ANQUIP, 2009). Em termos globais o consumo anual seria de 243.2 m3 de água (208.2 m
3 de consumo + 35 m
3 da
rega).
Em termos de rentabilidade definiu-se que o abastecimento das descargas de bacias sanitárias e à máquina de lavar
roupa será feito com água da chuva recolhida. Dado que na habitação existem 4 autoclismos (de seis litros com
dupladescarga) que representam um volume anual de 33.3 m3 (24 l/pessoa/dia x 4 pessoas x 347 dias)e que a
lavagem de roupa representa um consumo anual de 13.9 m3 (10 l/pessoa/dia x 4 pessoas x 347 dias), o volume total
de água poupado com o funcionamento do sistema seria de 47.2 m3. O valor anual da factura com o sistema de
aproveitamento de água pluvial é de 595 €. O volume útil do reservatório determinado, de acordo com o método
descrito anteriormente (equações 1 e 2), foi, com os dados já determinads de de 2.83 m3, em função do volume de
água da chuva possível de recolher e dos consumos praticados no edifício.
5
Vu = Mín. (299.52 ou 47.2) x 0.06 = 47.2 x 0.06 = 2.83 m3
Optou-se no entanto pela utilização de um reservatório disponível no mercado com capacidade de 3.75 m3
, dado os
custos de reservatórios pré-catalogados serem substancialmente inferiores aos de reservatórios executados de acordo
com dimensões específicas e únicas. Relativamente ao custo do sistema, consultaram-se três fornecedores de SAAP
cujas propostas incluem o depósito para acumulação da água da chuva e os restantes acessórios inerentes ao sistema.
Dos três orçamentos recolhidos optou-se pelo de valor mais baixo para as características pretendidas correspondente
a 5 688.21€. Foram também tidos em conta os custos de manutenção (Bertolo, 2006) e os juros bancários associados
ao investimento. Os diferents consumos estão sintetizado na tabela 1.
Tabela 1 Consumos de água da rede pública sem o sistema e com o sistema de aproveitamento de água da chuva
Contexto Utilizações Volume anual
(m3/ano)
Abastecimento tradicional
Consumo
doméstico 208.2
243.2
Rega 35.0
Abastecimento com sistema de
aproveitamento de águas pluviais
Consumo
doméstico
161.0
(208.2 - 33.3 - 13.9)
Do mesmo modo se efetuaram os cálculos para a determinação da rentabilidade económica de um SAAP num
edifício de escritórios. Recorrendo à mesma metodologia, consideraram-se os valores adequados a este tipo de
edifício e sua utilização, definindo-se a sua utilização por 160 funcionários distribuídos pelos 40 escritórios,
determinando os consumos de água da rede pública tomando como valor de referência o consumo de 15
l/pessoa/dia.Cada escritório possui, WC com sanitário e lavatório. Contabilizaram-se apenas os dias úteis de trabalho
e metade dos dias úteis do mês Agosto (período de férias em Portugal). A ocupação do edifício considerada foi de
241 dias.
Após a implementação do sistema, o abastecimento às descargas passa a ser feito pela água da chuva, sendo que a
água da rede pública apenas abastece os lavatórios. O volume do reservatório foi calculado pelo mesmo método
anteriormente utilizado baseado no menor valor entre o volume anual de água da chuva possível de recolher, Va e os
consumos anuais estimados, Ce, multiplicado por 0.06, tendo-se obtido o valor de 27.76m3. Novamente foi
considerada uma solução disponível no mercado, neste caso de 28.75m3
(1x25m3+3.75m
3). O valor a pagar pelos
reservatórios é de 18.660.62€. Dado que a implementação SAAP seria uma medida conjunta de todos os escritórios,
faz sentido falar em valores globais no edifício A análise aos resultados revela que sem o SAAP o funcionamento do
edifício determinava consumos de 578.4m3 de água da rede pública por ano, com um valor anual de 4 017€. Com a
implementação do sistema, estes valores descem para os 259.7m3 e 3 317€ respetivamente. À diferença entre estes
valores de 699€ e ao investimento inicial de 18.740.62€ corresponde um período de retorno de 27 anos
(considerando os custos anuais de energia e manutenção).
No caso do edifício-sede da Universidade Fernando Pessoa, frequentado por 2 554 alunos, para o cálculo dos
consumos de água da rede pública sem o SAAP simularam-se os consumos de água nas instalações do edifício,
considerndo as instalações sanitárias (optou-se por se desprezar os consumos de água nos laboratórios e na
cantina/bar) e os espaços ajardinados exteriores. Para tal tomou-se como valor de referência o consumo de 10
l/aluno/dia (Pedroso; 2007) e de 350 l/m2/ano (ANQIP, 2009) para a área ajardinada da Universidade de 1 380 m
2.
Contabilizaram-se apenas os dias de aulas referentes ao ano lectivo pelo que o total de dias de ocupação do edifício é
de 168, conforme o cronograma oficial da Universidade.
Também neste caso, após a implementação do sistema, o abastecimento às descargas passa a ser feito pela água da
chuva, mas para a rega, a água utilizada é da rede pública (de modo a não esgotar instantaneamente a água no
reservatório), tal como a água para consumos em lavatórios. A análise dos resultados revela que sem o SAAP o
volume de água da rede pública consumido durante um ano lectivo é de 5 118m3, correspondente ao valor de 8 618€.
O volume calculado do reservatório foi de 86.05 m3, considerando-se novamente uma solução comercial agora de
6
86.25m3
(3x25m3+3x3.75m
3). O valor a pagar pelos reservatórios é de 44 362.23€. Com a implementação do SAAP
substituiu-se a água da rede pública das descargas por água da chuva, e os consumos de água da rede pública,
destinados à rega dos espaços verdes, descem dos 5 118m3 para os 3 162.5m
3, passando o seu valor de 8 618€ para 5
370€ anuais. À diferença de valores de 3 248€ num ano lectivo e ao investimento de 44 587.23€, corresponde a um
período de retorno de 14 anos. Os resultados para os diferentes casos estudados são apresentados de form sintética na
Tabela 2.
Tabela 2 – Síntese da avaliação econômica e de consumos.
Consumo anual
reservatório
(m3/ano)
Valor anual a
pagar sem o
sistema (euros)
Valor anual a
pagar com o
SAAP (euros)
Poupança
anual (euros)
Perído de
amortização
(anos)
Moradia 47.19 669 585 74 77
Ed. Escritórios 462.72 4 017 3 317 699 27
Ed. Escolar 2 574.03 8 618 5 370 3 248 14
Conclusões e considerações finais
No quadro de escassez e degradação dos recursos hídricos, a adoção de medidas de racionalização do seu consumo
tem-se revelado uma prioridade num número crescente de países. Os problemas de gestão da água estão associados
às atividades humanas e consequentemente à sua regulação bem como à sensibilização das populações no que se
refere a um uso consciente deste recurso, nomeadamente ao nível da conceção das redes prediais no que se refere ao
aproveitamento de águas pluviais e algumas águas residuais. Enquadra-se nesta intervenção a implementação de
SAAP em edifícios. De fato, este tipo de sistema tem vindo a ser estudado e cada vez mais implementado
enquadrado nos processos de construção sustentável e de certificação ambiental de edifícios. Deste estudo emergem
vantagens relativas à sua implementação.
Os sistemas de aproveitamento de águas pluviais permitem utilizar a água das chuvas reduzindo os consumos a partir
da rede pública. Esta utilização faz-se nos casos em que potabilidade da água não é uma necessidade, poupando a
água tratado cujos custos são cada vez mais significativos. A análise de rentabilidade destes sistemas ganha
expressão na relação entre a dimensão dos sistemas e a amplitude dos consumos nos edifícios em causa. Os
consumos registados variam desde os 47.2m3/ano na moradia até aos 2574m
3/ano no edifício escolar. Os resultados
provam que para consumos maiores o investimento é mais rapidamente amortizado, passando de 77 para 14 anos,
bem como em consumos em edifícios com períodos de paragem (em particular no Verão como é o caso dos edifícios
escolares e de escritórios). Prova-se assim que a escala do edifício, e em particular o volume dos consumos que lhe
estão associados, são determinantes para a eficiência e rentabilização da sua utilização. Há que alertar também para o
fato de, nos sistemas de menores dimensões isoladamente, como é o caso de habitações unifamiliares, estes sistemas
não se revelarem compensatórios, fazendo sentido procurar economias de escala e a adotar medidas integradas que,
no seu todo, mais do que de uma forma individual, possam trazer significado à gestão e sustentabilidade dos recursos
hídricos.
Há que referir que no modelo de avaliação da eficiência destes sistemas não foi considerada a internalização dos
custos ambientais, a tendência para o agravamento do custo da água nos sistemas de abastecimento público nem o
fato de que a utilização crescente destes sistemas originará a sua produção massificada com ganhos em termos de
economia de produção e dos custos associados. No caso concreto o aproveitamento de águas pluviais será sempre
uma mais-valia em termos de ganhos ambientais, pois estão associados à redução dos volumes de água tratada a
distribuir (com consequentes ganhos económicos também) e à retenção de parte da água de precipitação nos
reservatórios, (diminuição dos caudais de cheia e do risco de inundações), constituindo um importante vetor na
gestão dos recursos hídricos e na preservação dos recursos naturais.
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Referências Bibliográficas
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Comunidades Europeias, Luxemburgo. COMISSÃO EUROPEIA (2000) Directiva Quadro da Água - Directiva 2000/60/CE, Serviço das Publicações Oficiais das
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VIMAGUA (2010) Tarifário 2010 - Empresa de Água e Saneamento de Guimarães e Vizela, E.I.M., S.A., Guimarães.
1
INFILTRAÇÃO DE ÁGUAS PLUVIAIS EM CALÇADAS SUSTENTÁVEIS
RAINWATER INFILTRATION IN SUSTAINABLE SIDEWALKS
Carlos Mello Garcias 1
Alessandro Bertolino 2*
Flávia Sbalqueiro3
Paloma Woichikosky4
Abstract
The urban environment is formed by two closely interrelated systems: the natural system consisting of the
physical and biological and anthropic system, comprising the man and his activities. However, the process of
urbanization and the notion of development at all costs, caused changes in the natural environment, altering
their physical structures. The water during its cycle is the element that suffers most from human interference,
because the process of storage and transfer in soil is modified with surface sealing. The constant search for
new areas of occupation generates, in most cases, an urban planning more superficial than necessary for
avoiding environmental problems. The sidewalks have direct influence on permeability, as the floor that
constitute them. The objective of this work was to study the infiltration of rainwater on the sidewalks to
control urban flooding, with the analysis of the river basin Belém in Curitiba , Paraná , Brazil. Thus one can
acquire knowledge about what exactly the sidewalks influence in urban rivers and what its importance to the
society in which we live. A surface that have an eco-efficiency is the paver because the current reality in
Curitiba is that has to be easily deployed and thus its implementation does not require a lot of manpower,
favoring the process to establish the pavement.
Key Words: River Basin Belem, Sustainable Sidewalks, Urban Drainage.
1 Programa de Pós-Graduação em Gestão Urbana, Pontifícia Universidade Católica do Paraná. 2* Engenharia Ambiental, Pontifícia Universidade Católica do Paraná. Rua Imaculada Conceição, 1155, bairro Prado
Velho, Curitiba, Paraná. CEP 80215-901. Brasil. Email: [email protected] 3 Engenharia Ambiental, Pontifícia Universidade Católica do Paraná.
4 Engenharia Ambiental, Pontifícia Universidade Católica do Paraná.
2
Resumo
O ambiente urbano é formado por dois sistemas intimamente inter-relacionados: o sistema natural, composto
do meio físico e biológico, e o sistema antrópico, consistindo do homem e de suas atividades. Porém, o
processo de urbanização e a noção de desenvolvimento a todo custo, provocou modificações no ambiente
natural, alterando suas estruturas físicas. A água, durante o seu ciclo, é o elemento que mais sofre com
interferências humanas, pois o processo de seu armazenamento e transferência no solo é modificado com a
impermeabilização da superfície. A constante busca por novas áreas de ocupação geram, na maioria das
vezes, um planejamento urbano mais superficial do que o necessário para que se evitem problemas
socioambientais. As calçadas possuem influência direta na permeabilidade, conforme o piso que as
constituem. O objetivo deste trabalho foi estudar a infiltração das águas pluviais nas calçadas para controle de
inundações urbanas, tendo como foco de análise a bacia hidrográfica do Rio Belém em Curitiba, Paraná,
Brasil. Diante disso pode-se adquirir um conhecimento com relação ao que propriamente as calçadas têm
influência nos rios urbanos e qual sua importância perante a sociedade em que vivemos. Um pavimento que
dispõem de uma eficiência ecológica é o paver, pois na atual realidade Curitibana, é um pavimento que tem
facilidade para ser implantado visto que sua aplicação não necessita de muita mão de obra, favorecendo o
processo para instituir o pavimento.
Palabras clave: Bacia Hidrográfica do Rio Belém, Calçadas Sustentáveis, Drenagem Urbana.
Introdução
O processo de urbanização acarreta grandes impactos no meio ambiente onde está ocupado. As ações
antrópicas transformam o meio natural em um sistema de interesses econômicos, onde o grande
desenvolvimento, que dificulta a infiltração da água da chuva nas superfícies urbanas, promove o
desequilíbrio do balanço hídrico e consequentemente, mudanças no comportamento do hidrograma de uma
bacia ou de uma microbacia (Tucci et al, 1995). Com esse desequilíbrio hidrológico ocorrem modificações
que acarretam as cheias urbanas.
O aumento do volume de escoamento das águas pluviais relacionado a processos urbanísticos mal planejados,
com ocupações irregulares, falta de manutenção dos sistemas públicos de captação pluvial, falha no sistema
de coleta seletiva e disposição do lixo urbano entre outros, geram riscos à saúde e prejuízos socioeconômicos,
os quais afetam todas as classes da sociedade devido à ocorrência de enxurradas e cheias urbanas. Além de
prejuízos materiais que ocasionam a degradação ambiental dos cursos de água, pois recebem efluentes de
água pluvial que lava as superfícies urbanas transportando os contaminantes para os rios urbanos.
As práticas convencionais de drenagem tem como base o transporte das águas pluviais para longe o mais
rápido possível. Porém sabe-se que quanto mais as águas das chuvas nas cidades são retardadas para chegar
ao curso d’água, menor o risco de inundações. Algumas práticas para que ocorra esse retardamento é a
retenção no início do escoamento, como por exemplo, nos próprios lotes, ou pela infiltração ou
armazenamento quando se trata de macrodrenagem. Essas medidas visam evitar a transferência dos impactos
causados pelas cheias em áreas à jusante.
Os pavimentos permeáveis reduzem o percentual de áreas impermeáveis em uma bacia. Esta técnica pode ser
utilizada principalmente em regiões onde não haja grande fluxo, como estacionamentos, vias e passeios. O
emprego de pavimentos permeáveis pode reduzir o volume do escoamento superficial. O principal tipo de
pavimento permeável são os blocos vazados, porém existem variações de concreto e asfalto utilizados para
facilitar a infiltração. Como outras medidas de baixo impacto, essa também necessita de manutenção
preventiva, para evitar colmatação de materiais, o que pode causar a impermeabilização do sistema (Prince
George’s County, 1999).
Para este estudo foram consideradas as calçadas urbanas pela sua importante participação no contexto das
regiões urbanizadas, sendo as delimitadoras dos quarteirões, que podem ser considerados uma das unidades
3
básicas formadoras das cidades. As calçadas ecologicamente corretas e ambientalmente sustentáveis têm
papel importante na elaboração e construção de um quarteirão ambientalmente sustentável, pois possuem
influência direta na permeabilidade, acessibilidade e socialização da população, residente ou não, no
quarteirão. Portanto, a calçada desenvolve um papel de caráter humano e social à população das cidades e
consequentemente protege o pedestre e o meio ambiente. O conceito de calçadas ecológicas traz a integração
dos seguintes elementos: vegetação, piso drenante, piso tátil e disposição de equipamento públicos
harmoniosos (Almeida, 2008).
Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a infiltração das águas pluviais nas calçadas para controle de
inundações urbanas, tendo como foco de análise a bacia hidrográfica do Rio Belém em Curitiba, Paraná,
Brasil.
Metodologia
Esta pesquisa caracteriza-se como exploratória e descritiva. Neste trabalho a etapa exploratória foi
caracterizada pelo referencial teórico que aborda e aprofunda os tópicos necessários para a realização das
fases seguintes. É, neste trabalho, constituída pelas características dos diferentes pisos permeáveis e sua
possível utilização para auxílio da infiltração das águas pluviais. Na fase analítica foram relacionadas as
vantagens dos diferentes pavimentos para a infiltração das águas pluviais para controle das inundações
urbanas.
Foi utilizada a metodologia de Estudo de Caso, com foco na bacia hidrográfica do Rio Belém, localizada no
município de Curitiba, Paraná, Brasil. Esta bacia localiza-se inteiramente no município de Curitiba, conforme
Figura 1e apresenta ocupação urbana em toda sua área sendo foco do Projeto de Revitalização do Rio Belém
– Meu Rio: Minha Vida, que vem sendo realizado desde 2011 com apoio da Federação Internacional das
Universidades Católicas - FIUC. Foram realizadas visitas a campo na bacia hidrográfica para verificação das
condições das calçadas e sua permeabilidade, para comparação entre as mesmas.
Figura 1. Localização da bacia hidrográfica do Rio Belém
Resultados
Alguns exemplos de pavimentos permeáveis são as calçadas verdes que tem por característica os pedregulhos
e as faixas verdes, superfícies porosas ou perfuradas, facilitando a capacidade de drenagem da água. A
vantagem da utilização desse pavimento é a redução do escoamento superficial que tem relação com a
4
superfície impermeável, redução no custo de obras para a absorção da água pluvial em períodos chuvosos,
propriedades atérmicas e antiderrapantes, devido sua alta porosidade e outras características. Além dos custos
de implantação que são necessários para a construção desse tipo de pavimento, existem os custos de
manutenção que consiste na limpeza dos poros dos pavimentos porosos com jatos d’água e equipamentos para
a sucção de sedimentos e poeiras.
Para os pavimentos permeáveis a análise do ciclo de vida dos materiais é uma etapa importante na hora de
escolher e classificar qual seria o tipo de pavimento adequado, pois é nela que é estipulado qual o grau de
sustentabilidade do produto, atendendo antes a preservação e depois ao paisagismo.
Há muitos pavimentos que podem ser considerados ecológicos analisando diferentes tipos de pontos de vista,
como a permeabilidade que determinado pavimento contém, qual o material utilizado para a fabricação do
mesmo, como é feita a aplicação deste pavimento, entre outros.
Paver: A pavimentação de calçadas com blocos pré-moldados (paver) é de rápida execução, possui
baixa manutenção e alta capacidade de drenagem das águas entre os blocos alivia as pressões sobre o
subleito e a base, reduzindo as possibilidades de deformações da pavimentação. As peças são
assentadas sobre uma camada de areia ou pó de pedra espalhada sobre o solo previamente
compactado. Por ser assentado sobre o solo, o sistema de pavimentação inter travada possibilita
melhor drenagem, com poucas camadas de interferência das chuvas. Neste sistema, blocos
modulares pré-moldados em concreto, com diversas formas, cores e texturas, são justapostos e se
mantêm fixos por conta do atrito da área lateral das peças em relação às outras adjacentes. Um
exemplo da aplicação do paver em calçadas pode ser visto na Figura 2.
Figura 2. Paver
Concregramas: Os concregramas (Figura 3) são peças feitas de concreto e estão ganhando cada vez
mais espaço por serem reconhecidos como sustentáveis, pois tem um grande índice de absorção da
água da chuva por seu aspecto vazado, sendo preenchido com grama, auxilia na minimização do
calor, além de apresentarem um efeito paisagístico. São muito viáveis nos estabelecimentos como
estacionamentos, praças e etc... Contudo há um impasse ao utilizar os concregramas em passeios por
serem alvos de reclamações das mulheres que usam salto, por se machucarem ao caminhar sobre o
pavimento. A aplicação é feita sobre uma camada de areia grossa, sem exigir ferramentas
diferenciadas ou mão de obra especializada. Nivelar o terreno, espalhar e sarrafear uma camada de
areia grossa (02 à 03 cm) para o nivelamento / alinhamento das peças, preencher os vazios com terra
vegetal e plantar a grama.
5
Figura 3. Concregramas
Drenac: O Drenac (Figura 4) é uma placa pré-fabricada de concreto drenante, sua composição é 82%
formulada de resíduos reciclados de cerâmica com uma adição de cimento, o que torna o produto
mais resistente ao desgaste e as intempéries, além de ecologicamente corretos. Sua capacidade de
drenagem pode chegar a 82%, permitindo a drenagem das águas até o subsolo, evitando o
empoçamento e minimizando as enchentes. Apresentam um bom isolamento térmico e tem
características de ser antiderrapante, acessível para cadeirantes.
Figura 4. Piso drenante de cerâmica
O assentamento deve ser realizado de forma drenante (areia) para que não haja contenção da água,
impossibilitando o escoamento da água. O solo deve ser uniformizado com uma inchada, com os desníveis
necessários, e compactado com o instrumento de compactação de percussão. A contenção lateral deve ser
prevista para o travamento das peças. Adicionar uma camada de brita 3, com 4 cm de espessura em seguida
uma camada de pedriscos com 4 cm e compactar, cobrir com manta Geotextil Bidim permeável toda a área de
piso e colocar camada de areia média limpa de 4 cm sarrafeada e nivelada.
Na bacia hidrográfica do Rio Belém foram observados vários tipos de pavimentos utilizados nas calçadas. Na
Figura 5 podem ser vistos dois extremos de qualidade de calçadas implantadas na bacia. Na primeira imagem
existe a utilização de pavimento permeável, o que pode reduzir o escoamento superficial das águas pluviais.
Já na segunda imagem a calçada não possui um tamanho adequado, com degraus, que dificultam a
acessibilidade e o piso não é drenante, o que a caracteriza como uma calçada inadequada.
6
Figura 5. Calçada drenante (paver) à esquerda e calçada inadequada à direita
Conclusão
Os benefícios das calçadas ecológicas são inúmeros já que atendem não só uma fácil permeabilização das
águas superficiais para o solo, como também podem ser proveniente de resíduos de construção civil, para
atender uma maior estatística sustentável e de outros resíduos como pneus, e até matéria vegetal.
Com o objetivo de reconstituir as características pré-ocupação, as alternativas de infiltração tentam beneficiar
os processos hidrológicos modificados no processo de urbanização, ou seja, reestabelecer a infiltração natural.
O exemplo mais adequado para a utilização, em geral, seria o Drenac, pois sua estrutura permite uma maior
permeabilidade do terreno. Porém, atualmente, visto as condições de instalação e manutenção, o pavimento
que dispõem de uma melhor eficiência ecológica é o paver, o qual está sendo utilizado com frequência em
obras de revitalização de vias em Curitiba. Este tipo de pavimento tem facilidade para ser implantado, pois
sua aplicação não necessita de muita mão de obra facilitando o processo para instituir o pavimento.
Diante do estudo, pode-se adquirir um conhecimento com relação ao que propriamente as calçadas têm
influência nos rios urbanos e qual sua importância perante a sociedade em que vivemos, onde muitas vezes o
tema não é tão destacado pela falta de conhecimento da população, que desconhece que através da
implantação de um pavimento permeável, muitos problemas seriam solucionados.
Referencias Bibliográficas
Almeida, R.B. Calçadas ecológicas: construção e benefícios socioambientais. Goiânia: UCG, 2008. Universidade
Católica de Goiás.
Prince George’s County. Department of Environmental Resources. Low-Impact Development Design Strategies: An
Integrated Design Approach. Maryland, 1999. Disponível em: <ftp://lowimpactdevelopment.org/pub>. Acesso
em jun. 2013.
Tucci, C. E. M; Porto, R. L.; Barros, M. T. Drenagem Urbana. Coleção ABRH, vol5, Editora Universidade, 1995: 428 p.
VIABILIDADE TÉCNICA E DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE
APROVEITAMENTO DA ÁGUA DE CHUVA PARA FINS NÃO POTÁVEIS EM
EDIFÍCIO RESIDENCIAL
TECHNICAL VIABILITY AND DIMENSIONING OF A SYSTEM TO USE RAIN
WATER FOR NON-DRINKING IN A RESIDENTIAL BUILDING.
Vinicius Kuchinski 1*
Sizabeli Amaral dos Santos 2
Taiane Menezes Conterato 3
Maria do Carmo Cauduro Gastaldini4
Abstract This study had as objective evaluate the technical viability of a project to use rainwater for non-drinking
consumption in a residential building in Santa Maria, Brazil. The rainfall offer from the city was measured with
historical data of 20 years. For this residential building was estimated a resident population of 208 people, who
will live in 42 apartments. These people have a demand for non-potable water of 10.28 m³ per day. To fulfill this
demand, many reservoirs were sized by the simulation method, respecting a catchment area of 418.75 m²
resulting in an optimal reservoir for rainwater storage of 15 m³. In this way, the reservoir ensures the supply of
4.69% of the consumption of drinking water. The consumption of rainwater by the system generates a save of
drinking water in order of 175.20 m³ per year. The system showed as viable, despite of low rate to feed the whole
demand.
KeyWords: Rain water use, sustentability, water supply.
1 2 3 4 Universidade Federal de Santa Maria
* Universidade Federal de Santa Maria. Centro de Tecnologia – Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental / Av.
Roraima, 1000 – Cidade Universitária, Bairro Camobi, Santa Maria, Rio Grande do Sul. CEP 97105-900. Brasil. Email:
Resumo
Este trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade técnica de um projeto de aproveitamento de água de chuva
para o consumo não potável em um edifício residencial da cidade de Santa Maria, Brazil. A oferta pluviométrica
da cidade foi avaliada com dados históricos de 20 anos. Para o edifício em questão, foi estimado uma população
residente de 208 pessoas que residirão nos 42 apartamentos. Estas pessoas tem uma demanda de água não
potável de 10.28 m³/dia. Com uma área de captação de 418.75 m², foram dimensionados reservatórios, por meio
do método da simulação, resultando num reservatório para o aproveitamento de água de chuva de 15 m³. O
reservatório garante o abastecimento em 4.69% do consumo de água não potável, da vida útil do sistema. O
consumo de água pluvial pelo sistema gera uma economia de água potável na ordem de 175.20 m³ por ano. O
sistema dimensionado mostrou-se viável, apesar da baixa taxa de atendimento da demanda.
Palavras chave: Aproveitamento água de chuva, sustentabilidade, abastecimento.
Introdução
O desenvolvimento sustentável surge com a preocupação da forma como os recursos naturais são consumidos,
visto que os mesmos são retirados e explorados até sua total exaustão ou sua completa extinção. Nesse âmbito, é
possível inferir que isto ocorre em razão de que geralmente não existe um plano de recuperação ambiental das
áreas e dos recursos explorados.
Desta forma, com a escassez de recursos, é imprescindível que o homem procure formas alternativas de
consumir os mesmos, de maneira racional e sustentável. O aproveitamento da água de chuva é uma importante
alternativa que pode ser econômica e tecnicamente viável para o consumo de água racional, visando a atender
certas demandas de forma sustentável. Como exemplo é possível citar a rega de plantas, limpezas em geral,
recreação, utilização em bacias sanitárias, entre outros.
Para a utilização dessa água de chuva, contudo, deve ser feito um estudo de viabilidade técnica, pois é necessário
verificar a oferta pluviométrica na região de estudo e a qualidade da água, visto que, de acordo com sua
finalidade, ela pode necessitar de tratamento prévio. Este tratamento fará com que a água não traga riscos à
saúde, às tubulações, aos pisos, carros, plantas, e a todas as outras formas de uso que se destinarão as águas de
chuva.
O sistema de aproveitamento de água pluvial depende basicamente do destino final e do tratamento necessário
para a água. Porém, existe uma grande complexidade em se prever a demanda de água não potável, pois é difícil
mensurar a quantidade de água que cada pessoa gasta para realizar cada atividade.
Este trabalho tem como objetivo o dimensionamento de um sistema de aproveitamento da água de chuva para
fins não potáveis em edifício residencial que está sendo executado na cidade de Santa Maria, RS, Brasil.
Metodologia
A área em estudo é o Edifício Residencial Gabro, localizado na Rua Visconde de Pelotas, em Santa Maria, Rio
Grande do Sul, Brasil. A Figura 1 ilustra a representação geográfica do município de Santa Maria.
Figura 1. Localização do Residencial Gabro, na cidade de Santa Maria, RS, Brasil.
A escolha deste edifício, que já está em fase de construção, foi baseada na ideia que é uma obra em que seus
projetos já encontram-se finalizados. Desta maneira, traduzindo alguns dos problemas que se encontram na
elaboração de um projeto de aproveitamento da água de chuva, como, por exemplo, na incompatibilidade com os
demais projetos.
A habitação conta com três pavimentos de garagens, oito pavimentos tipo e a cobertura. O pavimento tipo possui
dois apartamentos com três dormitórios e três apartamentos com dois dormitórios. A cobertura possui dois
apartamentos com quatro dormitórios, assim, totalizando 42 apartamentos. Deste modo, a estimativa da
população total da edificação foi obtida através da Equação 1.
NP = (2·NDs + 1·NDE)·Naptos·Npav Equação (1)
Em que:
NP: número de pessoas a serem atendidas;
NDs: número de dormitórios sociais;
NDE: número de dormitórios de empregados;
Naptos: número de apartamentos;
Npav: número de pavimentos.
Para a estimativa da demanda de água não potável do edifício, aliado aos dados das Tabelas 1 e 2 (que
discretizam parâmetros estimativos de consumo em residência), algumas considerações de projeto foram feitas
para o desenvolvimento deste trabalho:
Tabela 1. Parâmetros estimativos de consumo interno de uma residência com pressão nas instalações de 40
m.c.a. (adaptada). Fonte: TOMAZ (2007)
Uso interno Unidades Parâmetros
Inferior Superior Provável
Descarga na bacia descarga/pessoa/dia 4 6 5
Volume de descarga litros/descarga 6.8 18 9
Vazamento bacias sanitárias percentagem 0 30 9
Tabela 2. Parâmetros estimativos de consumo externo de uma residência (adaptada). Fonte: TOMAZ (2007)
Uso externo Unidades Valores
Gramado ou jardim litros/dias/m² 2
Lavagem de carros litros/lavagem/carro 150
Lavagem de carros: frequência lavagem/mês 4
Bacia sanitária. – Cada pessoa utiliza a descarga da bacia sanitária 5 vezes ao dia, cada descarga tem
volume de 9 litros de água. Perdas por evaporação e por vazamentos não foram consideradas nas bacias
sanitárias.
Área de jardim. – O total de área de jardins do edifício é de aproximadamente 140 m², os quais são
regados por 2 litros/m²/dia, por quatro dias por mês.
Vagas de garagem. – Existem 60 vagas de garagem e cada veículo será lavado por 2 vezes ao mês.
Área de limpeza. – A área social da edificação, composta por circulação, halls, escadarias, entre outros,
é de aproximadamente 595 m², pelo elevado valor, considera-se que a limpeza geral é feita uma vez por
semana. Além disso, para cada limpeza, será gasto 300 litros de água.
Para análise da oferta pluviométrica de Santa Maria, foram utilizados os dados de precipitação referentes a
estação pluviométrica do 8º Distrito de Meteorologia (8º DISME) do Ministério da Agricultura (INMET) no
período de 01/01/1990 até 01/01/2010.
No Brasil, o dimensionamento de reservatórios de água de chuva deve seguir as orientações da Associação
Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), mais precisamente a NBR 15,527 (ABNT, 2007). A referida publicação
prevê seis métodos de dimensionamento, sendo o Método da Simulação o escolhido para o dimensionamento do
reservatório de água de chuva.
O Método da Simulação (Equações 2, 3 e 4) é capaz de mostrar, através dos dados históricos, quantos dias o
reservatório atende à demanda, ou a quantidade de água que deve ser utilizada para o suprimento quando o
reservatório está vazio, ou quando a quantidade de água de chuva no reservatório não consegue atender a
demanda diária e até mesmo a quantidade de água de chuva que extravasa (overflow) quando a precipitação é
elevada.
S(t) = Q(t) + S(t-1) – D(t) Equação (2)
0 < S(t) < V Equação (3)
Q(t) = C·P(t)·A Equação (4)
Onde:
S(t): o volume de água no reservatório no tempo t
S(t-1): o volume de água no reservatório no tempo t-1
Q(t): o volume de chuva aproveitável no tempo t
D(t): a demanda ou consumo no tempo t
P(t): a precipitação da chuva no tempo t
V: o volume do reservatório
C: o coeficiente de escoamento superficial
A: a área de captação em m²
O coeficiente de escoamento superficial ou coeficiente C é um adimensional resultante da relação entre volume
de água que escoa sobre uma superfície e o volume de água precipitado sobre a mesma. A Tabela 3, proposta por
Hagemann (2009) traz valores do coeficiente de escoamento superficial, obtido por vários autores, para
diferentes materiais.
Tabela 3. Valores do coeficiente de escoamento superficial para diferentes superfícies. Fonte: HAGEMANN
(2009)
Material Faixa de C
Cerâmico 0.80 – 0.90
Cimento 0.62 – 0.69
Metálico 0.80 – 0.85
Corrugado de metal 0.70 – 0.90
Aço galvanizado > 0.90
Vidro 0.60 – 0.90
Plástico 0.94
Com a finalidade de manter a qualidade da água da chuva e evitar a proliferação de bactérias, o reservatório de
armazenamento da água de chuva deve conter um dispositivo para se fazer a cloração desta água. Da mesma
forma que os primeiros 2 milímetros de chuva devem ser descartados - por sugestão da NBR 15,527 - para se
evitar a entrada de água de pior qualidade.
Resultados e Discussão
Através da Equação 1, estimou-se uma população de 208 pessoas que residirão nos 42 apartamentos do edifício.
A demanda de água não potável para a utilização somente em bacias sanitárias, utilizando os parâmetros da
Tabela 1 e as considerações de projeto, é de 9.36 m³/dia. Utilizando os parâmetros da Tabela 2, a limpeza do
condomínio, com a rega dos jardins e a lavagem de carros, a demanda diária de água não potável é de 10.28
m³/dia.
Para o aproveitamento da água de chuva, foi utilizada uma série de dados históricos de 20 anos, compreendendo
1990 até 2010. A representação das médias mensais é mostrada na Figura 2.
Figura 2. Precipitações médias mensais na estação de monitoramento INMET (1990-2010).
O método da simulação não chega a um valor final do reservatório, porém mostra subsídios sobre o volume de
acordo com a entrada e saída de água do mesmo. Assim, pode-se saber quanto um reservatório especulado pode
garantir o abastecimento da demanda do prédio. Com uma área de captação da água de chuva de 418.75 m²,
foram simulados reservatórios de 5 a 40 m³ (Tabela 3), com a finalidade de encontrar a curva de garantia
abastecimento (Figura 3) e facilitar a escolha do reservatório adequado para o caso proposto.
Tabela 3. Garantia de abastecimento através do dimensionamento do reservatório de água de chuva pelo método
da simulação.
Demanda
diária (m³)
Volume do
reservatório
(m³)
Dias não
atendendo a
demanda
Dias
extravasando
Garantia de
abastecimento
(%)
10.28
5 6,713 117 4.05
10 6,690 48 4.37
15 6,668 16 4.69
20 6,664 8 4.75
25 6,661 6 4.79
30 6,658 3 4.83
35 6,657 1 4.85
40 6,657 0 4.85
Figura 3. Curva de garantia de abastecimento do reservatório.
Analisando a curva de garantia (Figura 3) e a Tabela 3 cujos dias não abastecidos e os dias em que a precipitação
extravasa o reservatório, a primeira impressão é de que a demanda é muito alta para o abastecimento utilizando
somente a oferta pluviométrica da região.
Desta maneira, o dimensionamento do reservatório se mostra mais econômico para o volume de 15 m³, quando a
curva tem seu crescimento desacelerado. Assim, o aumento do tamanho do reservatório não exprime um
aumento considerável na garantia de abastecimento.
Sendo assim, com o reservatório de 15 m³ resultando no atendimento da demanda de água não potável de 4.69%,
é possível afirmar que apenas 0.48 m³/dia são atendidos pelo aproveitamento da água de chuva. Portanto,
anualmente são poupados 175.20 m³ de água potável.
Um resumo dos equipamentos necessários para a implementação do reservatório: tubulações e conexões de PVC
para esgoto predial e água, dispositivo de descarte da primeira chuva, filtro industrial para cobertura, freio
d’água, sifão ladrão, sistema realimentador, material elétrico, registro de gaveta e dosador de cloro para realizar
a desinfecção da água do reservatório.
A desinfeção com cloro é feita no reservatório. O cloro é capaz de remover a cor, garantir desodorização e
prevenir a proliferação de bactérias no reservatório.
Os reservatórios devem ser limpos no mínimo uma vez por ano, de acordo com a NBR 5,626 (ABNT, 1998).
Outros tipos de manutenção, como limpeza de calhas, condutores e descarte do escoamento inicial podem ser
feitos pelo zelador do condomínio rotineiramente.
Conclusões
O dimensionamento do sistema de aproveitamento de água de chuva foi realizado para o edifício Residencial
Gabro. A população da edificação foi estimada em 208 pessoas. Essas pessoas consomem 10.28 m³/dia de água
não potável para abastecer suas bacias sanitárias e ainda fazer a limpeza do condomínio uma vez por semana,
rega das plantas e a lavagem de todos os carros duas vezes ao mês.
Para o estudo da viabilidade técnica do aproveitamento de água da chuva, através de uma pesquisa ao banco de
dados de precipitação da estação do 8º DISME num período de 20 anos acarretou em 6,996 dias de dados de
precipitação. Esses dados mostram uma precipitação média anual de 1,764.13.
Foram dimensionados alguns reservatórios através do método da simulação para se chegar ao reservatório com
maior eficiência, frente a uma área de captação de 418.75 m², na reservação da água pluvial, assim encontrou-se
um reservatório de 15 m³, o qual garante abastecimento total em 4.69% do tempo de vida útil do sistema. Essa
porcentagem de atendimento da demanda poupa 175.2 m³ de água potável ao ano.
4
4.2
4.4
4.6
4.8
5
0 5 10 15 20 25 30 35 40Ga
ran
tia
de
Ab
ast
ecim
ento
(%)
Volume do Reservatório (m³)
Após o desenvolvimento deste estudo, fica claro que é viável tecnicamente o aproveitamento de água de chuva.
Além de se fazer a utilização de uma água de boa qualidade e que seria descartada, o uso da água de chuva com
finalidade não potável traz outros benefícios, como a contribuição na diminuição do pico de escoamento
superficial após as chuvas, devido ao processo de urbanização das bacias hidrográficas, pois essa água que seria
despejada diretamente na rede de drenagem vai ser acumulada e posteriormente será utilizada.
Além disso, outro benefício da utilização da água de chuva é que ao aproveitar-se a água pluvial para suprir
demandas de água não potável, poupa-se de utilizar uma água de boa qualidade, que passou por diversos
processos para se chegar à potabilidade, contribuindo com o meio ambiente e a sustentabilidade.
Em suma, a utilização de um sistema como o abordado nesse trabalho traz benefícios econômicos e ambientais.
Além disso, a sua utilização no município pode acontecer sem problema nenhum, uma vez que foi mostrado que
é tecnicamente viável.
Referências Bibliográficas
Associação Brasileira De Normas Técnicas. NBR 10844: Instalações prediais de águas pluviais: procedimento. Rio de
Janeiro, 1989. 13 p.
Associação Brasileira De Normas Técnicas. NBR 15527: Água de chuva: aproveitamento de coberturas em áreas urbanas
para fins não potáveis: requisitos. Rio de Janeiro, 2007. 8 p.
Associação Brasileira De Normas Técnicas. NBR 5626: Instalação predial de água fria. Rio de Janeiro, 1998. 41 p.
Gonçalves, Ricardo Franci. Uso Racional da Água em Edificações. Rio de Janeiro: ABES, 2006.
Hagemann, S. E. Avaliação da Qualidade da Água da Chuva e da Viabilidade de sua Captação e Uso. Dissertação de
mestrado; UFSM. Santa Maria, 141 p. 2009.
INMET - Instituto Nacional De Meteorologia. Banco de dados meteorológicos para ensino e pesquisa. Disponível em:
<http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=bdmep/bdmep>. Acesso em: 15 nov. 2013.
Tomaz, Plínio. Aproveitamento de água de chuva de telhados em áreas urbanas para fins não potáveis: Diretrizes básicas para
um projeto. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE CAPTAÇÃO DA ÁGUA DE CHUVA, 6º, Belo Horizonte, MG.
2007
Tucci, C. E. M. Hidrologia: Ciência e aplicação. 2. ed. Porto Alegre: Ed. Universidade/UFRGS. ABRH, 2001. 943 p.
1
SISTEMA DE DRENAJE PLUVIAL DEL HOTEL ANCÓN, CUBA: DIAGNÓSTICO Y
SOLUCIONES
ANCON HOTEL DRAINAGE SYSTEM: DIAGNOSTIC AND SOLUTIONS
Omar Gutiérrez Benítez 1*
David Javier Castro Rodríguez 1
Jelvys Bermúdez Acosta 1
José Reinol Poma Rodríguez 1
Abstract The problem of coastal erosion associated with the built environment is an international priority. The objective was
to diagnose the drainage system of the Ancon Hotel, Cuba and propose solutions to prevent and minimize erosion
caused by the same on the homonymous beach. A method for the analysis and solution of environmental problems,
based on the PDCA cycle was implemented. The system of collection and disposal of stormwater Hotel is
conventional type. The infiltration wells do not meet design requirements and suffer the appropriate maintenance.
The 75.86 % of the evidences of erosion are concentrated in strata 1 and 2 on the south and west of the main
building adjacent to the beach. In this area the incidence of various constructed elements was verified and the
influence of topography, vegetation and land on the green surface runoff was found. The natural drainage of this
area is made up of 13 sections of dominant runoff. For scenarios evaluated rainfall runoff flows reaching the beach
are high. A combination of factors that cause large surface runoff, changing patterns of flow evenly over the surface,
redirecting the prevailing currents and increased runoff rates is presented in the main affected areas. An
intervention plan with 71 preventive and corrective measures were developed. The main solutions are based on the
principle of minimizing or eliminating stormwater runoff to reach the beach berm. The implementation of the action
requires consistency and continuity due to the involvement of multiple factors and interactions that present various
solutions.
Key Words: Diagnostic, drainage system, erosion, runoff.
1 Departamento de Ingeniería Ambiental, Centro de Estudios Ambientales de Cienfuegos, Cienfuegos, Cuba. (todos los autores se
desempeñan como Especialistas para la Ciencia, a Tecnología y el Medio Ambiente)
* Departamento de Ingeniería Ambiental, Centro de Estudios Ambientales de Cienfuegos. Calle 17, esquina Av. 46– Reina,
Cienfuegos. 55100. Cuba. Email: [email protected] , [email protected]
2
Resumen
La problemática de la erosión costera asociada al medio ambiente construido es una prioridad internacional. El
objetivo del trabajo fue diagnosticar el sistema de drenaje pluvial del Hotel Ancón, Cuba y proponer soluciones para
prevenir y minimizar los procesos erosivos provocados por el mismo sobre la playa homónima. Se implementó un
procedimiento para el análisis y solución de problemas ambientales, basado en el ciclo PHVA. El sistema de
recolección y evacuación de aguas pluviales del Hotel es del tipo convencional separativo, integrado por elementos
de drenaje natural y obras de colección, evacuación e infiltración. Los pozos de infiltración existentes no cumplen
requerimientos de diseño y adolecen del mantenimiento adecuado. El 75.86 % de las evidencias de erosión se
concentran en los estratos 1 y 2 en el sector sur y oeste del edificio principal colindante con la playa. En esta zona se
verificó la incidencia de diversos elementos construidos y se constató la influencia del relieve, de la vegetación y del
suelo del área verde sobre el escurrimiento superficial. La red de drenaje natural de ese sector se conforma por 13
secciones de escorrentías predominantes. Para los escenarios de lluvia evaluados los caudales de escurrimientos que
llegan a la playa son elevados. En las principales áreas afectadas se presenta una combinación de factores que
provocan grandes escurrimientos superficiales, modificación de los patrones de flujo uniforme sobre la superficie,
redireccionamiento de las corrientes predominantes y el incremento en las velocidades de las escorrentías. Se elaboró
un plan de intervención con 71 medidas preventivas y correctivas. Las principales soluciones se sustentan en el
principio de minimizar o eliminar la escorrentía de aguas pluviales que lleguen a la berma de la playa. La ejecución
de las acciones requiere de coherencia y continuidad debido a la intervención de múltiples factores y a la interacción
que presentan varia de las soluciones.
Palabras clave: diagnóstico, drenaje pluvial, erosión, escorrentía.
Introducción
La Estrategia Ambiental Nacional de Cuba 2011-2015 (CITMA, 2011) establece como objetivo estratégico alcanzar
impactos significativos en la protección y rehabilitación del medio ambiente. Atención especial requieren las playas
como recurso turístico y su vulnerabilidad frente a la erosión costera.
La playa Ancón, localizada en la península homónima en el municipio de Trinidad, Cuba, ha sido impactada debido
al desarrollo turístico. Las escorrentías de aguas pluviales de un Hotel, también homónimo, hacia la berma de la
playa ha provocado un incremento de los procesos erosivos en la misma y la pérdida de arena (UMA-CITMASS,
2009). El objetivo del trabajo fue diagnosticar el sistema de drenaje pluvial de la referida instalación Hotelera y
proponer soluciones para prevenir y minimizar los procesos erosivos provocados por el mismo.
Metodología
Se implementó un procedimiento para el análisis y solución de problemas ambientales (CEAC, 2012), basado en el
ciclo PHVA (Planificar, Hacer, Verificar y Actuar), que consta de ocho pasos (Gutiérrez y De La Vara, 2004). En el
presente estudio se trabajaron los primeros cuatro pasos correspondientes a la etapa de “Planificar” del ciclo referido.
Selección y caracterización del problema
Para la recolección y análisis de datos y la información fueron utilizadas varias técnicas, tales como observación
directa, entrevistas y listas de verificación. En los estudios técnicos detallados fueron considerados los siguientes
aspectos:
− Antecedentes de investigaciones ingenieras.
− Información hidrológica e hidrometeorológica.
− Información técnica existente sobre proyecto y planos de las redes sanitarias y pluviales.
− Estudio y levantamiento de la información del relieve y la topografía.
3
− Estudios de suelos y de los lechos de los pozos de infiltración existentes.
− Recopilación, cuantificación y clasificación de evidencias de los procesos erosivos asociados a la escorrentía de
aguas pluviales.
− Identificación y descripción del sistema existente de recolección y evacuación de aguas pluviales.
− Revisión del estado, funcionalidad y condiciones de operación del sistema existente de recolección y evacuación
de aguas pluviales. Identificación de las deficiencias.
− Revisión de la capacidad y las condiciones existentes de mantenimiento preventivo y correctivo de los diferentes
componentes del sistema.
Fueron tenidas en cuenta las normas cubanas relativas al drenaje pluvial (ONN, 2008; ONN, 2009; ONN, 2010;
ONN, 2012). Se adaptaron algunas recomendaciones aplicables en el “Reglamento técnico del sector del agua
potable y saneamiento básico” (MDE, 2000).También se consideraron los requisitos establecidos en el “Reglamento
para el diseño y la construcción de instalaciones sanitarias en edificaciones” (MOPC, 2010). Se contextualizaron
criterios establecidos para el diagnóstico de los sistemas de drenaje pluvial contenidos en la metodología para la
ejecución de diagnósticos ambientales (CIGEA, 2012).
Los caudales de escurrimiento se estimaron a partir del Método Racional, de acuerdo a la pluviometría y la
intensidad de la lluvia para la zona objeto de estudio. Se utilizó el mapa isoyético de las precipitaciones máximas
diarias para el 1 % de probabilidad y el nomograma de cálculo de la intensidad de lluvia para diferentes
probabilidades y tiempo de duración de la República de Cuba (ONN, 2008, ONN, 2010, ONN, 2012). El coeficiente
de escurrimiento se determinó según recomendaciones de las normas cubanas y otras bibliografías relativas al tema
(MDE, 2000, MOPC, 2010, ONN, 2008, ONN, 2010, ONN, 2012). Según la situación geográfica del Hotel Ancón se
asumió el valor de 350 mm•d-1
, como valor de las precipitación máxima diaria para el 1 % de probabilidad. Para
determinar de intensidad de la lluvia se estudiaron los siguientes escenarios:
− Escenario 1: Para un 20 % de probabilidad de la lluvia y un tiempo de duración de la lluvia de 10 minutos, lo cual
se ajusta a las condiciones que caracterizan a la generalidad de los establecimientos turísticos del país (ONN,
2012), o sea una intensidad de lluvia de 1.83 mm•min-1
.
− Escenario 2: Para un 5 % de probabilidad de la lluvia y un tiempo de duración de la lluvia de 5 minutos,
establecida según el grado de protección que se debe brindar a la instalación, considerando la categoría de la obra
y el daño ecológico a que puede dar lugar (ONN, 2008), o sea una intensidad de lluvia de 3.1 mm•min-1
.
Se estudiaron los suelos de las áreas verdes de la parcela del Hotel mediante la ejecución de ensayos manuales
simples según método de Terzaghi y Peck (Lambe y Whitman, 1997). Se evaluó la permeabilidad, resistencia,
compacidad y plasticidad del suelo para tener elementos de análisis respecto a su capacidad de infiltración. Se
realizaron calas en el área verde y en los exteriores e interiores en los lechos filtrantes de los pozos de infiltración
para conocer el estado y características de los estratos.
Se determinó el índice de infiltración del suelo en el área verde del sector sur del Hotel y de los lechos filtrantes de
los pozos de infiltración, de acuerdo a la metodología propuesta en la Regulación de la Construcción RC-9005
(MICONS, 2001). Para la revisión y diagnóstico de los pozos de infiltración existente se tuvieron en cuenta criterios
establecidos en la literatura especializada (MINVU, 1996, MOPC, 2010).
Se estimaron los caudales de escurrimientos superficiales que llegan a la berma de la playa, provenientes de las
secciones predominantes de la red de drenaje natural del Hotel, según escenarios de lluvia y se relacionaron
cualitativamente con las evidencias erosivas.
Se evaluaron las potencialidades existentes para la captación y reuso del agua lluvia y comparó con la demanda
requerida de agua para riego de áreas verdes, teniendo en cuenta el comportamiento histórico de las precipitaciones
anuales registradas en esta zona (ONEI, 2013a, ONEI, 2013c, ONEI, 2013b) y la demanda de agua para riego de
áreas verdes de la instalación establecido en la NC 775-13: 2012 (ONN, 2012). Se consideró el promedio histórico
días que se reportan lluvias en el municipio de Trinidad en el período de 1999-2010 (ONEI, 2011, ONEI, 2009). Los
beneficios económicos por ahorro de agua debido reuso se estimaron a partir de la demanda y la tarifa de precio
establecida para el servicio de abasto de agua a las instalaciones Hoteleras en Cuba (MFP, 2012).
4
Identificación de todas las posibles causas
Se utilizaron criterios cualitativos y cuantitativos basados en los resultados de los estudios técnicos detallados. Fue
aplicada la técnica de lluvia de ideas entre los miembros del equipo de trabajo para la identificación de causas
probables, graficadas en un diagrama causa-efecto según Gutiérrez y de la Vara (2004).
Investigación de cuáles causas son más importantes
Se empleó la herramienta de análisis de modo y efecto de falla (AMFE), propuesta por Gutiérrez y De La Vara
(2004) y Villa y Pons (2006). La selección de las causas más importantes se realizó a partir del Número de Prioridad
de Riesgo (NPR), evaluando la severidad de los efectos de las fallas, la frecuencia de ocurrencia de la falla y la
probabilidad de detección de riesgos asociados a las causas de mayores órdenes identificadas.
Elaboración del plan de medidas enfocado a remediar las causas más importantes
Se elaboró un plan de medidas correctivas, por orden de importancia, para las causas principales identificadas, por
cada uno de los componentes del sistema existente de recolección y evacuación de aguas pluviales del Hotel Ancón.
Para ello se utilizó la herramienta de análisis crítico 5W1H (Castro, 2012).
Las propuestas de diseño de nuevos conductos y canales para la recolección y evacuación de las aguas pluviales de
distintos lugares de la instalación se formularon de acuerdo a los requisitos establecidos en las normas cubanas
(ONN, 2008; ONN, 2009; ONN, 2010; ONN, 2012). Se adaptaron algunas recomendaciones establecidas en el
“Reglamento técnico del sector del agua potable y saneamiento básico” (MDE, 2000).También se tuvieron en cuenta
requisitos establecidos en el “Reglamento para el diseño y la construcción de instalaciones sanitarias en
edificaciones” (MOPC, 2010).
El dimensionamiento de los conductos y canales propuestos se realizó para el área tributaria y una intensidad de
lluvia de 3.1 mm•min-1
(escenario 2).
Fueron utilizadas las relaciones de Chézy y Manning para el cálculo de conducciones libres, aplicando el criterio de
sección de Máxima Eficiencia Hidráulica (Pashkov y Dolaqachev, 1985; Rocha, 2003). Se tuvieron en cuenta los
parámetros de diseño recomendados en las referidas normas cubanas, tales como velocidades máximas y mínimas,
diámetro mínimo, factor tirante máximo, etc.
Se propusieron soluciones alternativas de evacuación de las escorrentías de las áreas verdes basadas en zanjas de
infiltración completa y parcial o con tubería de drenaje. El dimensionamiento de la zanja de infiltración se realizó de
acuerdo a la metodología establecida por el Manual de Técnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en
Sectores Urbanos (MINVU, 1996).
Resultados
En la figura 1(a) se muestra una imagen de la localización de la del Hotel Ancón y playa homónima, Cuba. Como se
puede apreciar fue construido encima de la duna y ha provocado impactos significativos sobre la morfodinámica de
la playa y la erosión costera.
5
(a) (b)
Figura 1. (a)Localización del Hotel Ancón y playa homónima, Cuba (b) Representación gráfica de los estratos
definidos para la recopilación de evidencias erosivas en la parcela del Hotel Ancón, Cuba
El sistema de recolección y evacuación de aguas pluviales del Hotel es del tipo convencional separativo, con cuatro
subsistemas básicos, integrados por elementos de drenaje natural y obras de colección, evacuación e infiltración. No
hay segregación y reuso de estas aguas. En la figura 2 se muestran los principales subsistemas.
Figura 2. Sistema de recolección y evacuación de aguas pluviales del Hotel Ancón
Los cuatro pozos de infiltración existentes en el subsistema A no cumplen requerimientos de diseño recomendados
(MINVU, 1996, MOPC, 2010) y adolecen del mantenimiento adecuado. El área efectiva de infiltración es
insuficiente. Los lechos filtrantes se observaron azolvados, colmatados y compactados con basura, tierra y
sedimentos procedentes de la escorrentía de las áreas verdes aledañas; así como enraizamiento de plantas, aspectos
estos que limitan la capacidad de infiltración. Los resultados obtenidos de las pruebas de infiltración en estos lechos
arrojaron que poseen una absorción relativa lenta (MICONS, 2001).
Se constataron evidencias de cárcavas y procesos erosivos en la berma de la playa y áreas verdes asociados a
escorrentía de aguas pluviales de las cubiertas, áreas exteriores y áreas verdes. Atendiendo a criterios de
homogeneidad de relieve, suelos, vegetación y cobertura, elementos construidos y sistemas de drenajes existentes
fueron definidos seis estratos de terreno en la parcela del Hotel, tal y como se muestra en la figura 1(b). El análisis de
6
Pareto arrojo que el 75.86 % de todas las evidencias de erosión observadas se concentran en los estratos 1 y 2, en el
sector sur del edificio principal, colindante con la playa. Se verificó la incidencia de diversos elementos construidos.
En el estudio y levantamiento de la topografía del terreno se confirmó que el relieve del sector sur del edificio
principal es accidentado y ondulado. Las pendientes promedios son entre el 5 % y el 15 %, observándose en puntos
interiores de los perfiles, pendientes entre 20 % y 26 %. En general se constatan dos zonas con relieve diferenciado
(DPPFSS, 2011; Sánchez et al., 2014). En correspondencia con las características del relieve y de los elementos
construidos presentes se definió la configuración morfológica de la red de drenaje natural del área, formada por 13
secciones de escorrentías.
La vegetación y cobertura del suelo es variable en dependencia de las diferentes zonas. Existen zonas con poca
cobertura de césped (menos de un 10 % de la superficie). El resto tiene una cobertura entre un 50 % y un 90 % de la
superficie. Es preciso remarcar que el tipo del césped existente no es el adecuado. No se realiza riego de agua,
situación que se agrava con el empleo de malas prácticas en el mantenimiento del mismo.
Ensayos manuales simples de los suelos, según método de Terzaghi y Peck (Lambe y Whitman, 1997), confirman
que los mismos son característicos de los materiales de préstamo utilizados en la terraza de relleno del Hotel.
Además, son pocos permeables y están compactados. Lo anterior es reafirmado por los resultados de las
investigaciones ingenieras (Delgado et al., 2014), que además corroboran que el área ha estado sometida a
modificaciones antrópicas. Los resultados de las pruebas de infiltración en el suelo del área verde arrojaron que el
mismo posee una absorción relativa media (MICONS, 2001). Teniendo en cuenta los resultados obtenidos se
constata que el suelo tiene poca infiltración y por tanto un escurrimiento alto. Esta escorrentía pluvial provoca
erosión en el suelo, socavamiento del perfil de la terraza y cárcavas de diferentes magnitudes en la berma.
Se confirma que en las 13 secciones de escorrentías de la red de drenaje natural de este sector, las evidencias erosivas
en el suelo y en la berma son de mayor magnitud. Para los dos escenarios de lluvia evaluados los caudales de
escurrimientos superficiales que llegan a la berma de la playa son elevados. En la mayoría de las áreas afectadas se
presenta una combinación de factores que provocan grandes escurrimientos superficiales, modificación de los
patrones de flujo uniforme sobre toda la superficie, redireccionamiento de las corrientes predominantes y el
incremento en las velocidades de las escorrentías.
Existen deficiencias y prácticas inadecuadas del sistema de recolección y evacuación de aguas pluviales, que inciden
en la funcionabilidad y operación del sistema.
Se demostró que de acuerdo con el potencial existente en el Hotel para la recuperación de agua lluvia, en
dependencia del grado de aprovechamiento, este puede satisfacer total o parcialmente su demanda de agua para riego
de las áreas verdes.
Las principales soluciones derivadas del diagnóstico del sistema de drenaje pluvial del Hotel Ancón se sustentaron
en el principio de minimizar o eliminar la escorrentía de aguas pluviales que lleguen a la berma de la playa, en
particular de los estratos 1 y 2 en el sector sur del edificio principal, zona más afectada por los procesos erosivos.
Entre ellas destacaron las siguientes:
− Mejoras técnicas y de mantenimiento para los pozos de infiltración y sumideros existentes. Construcción de
nuevos sumideros.
− Instalar colectores colgantes soportados en anclajes en el exterior de los pilotes del nivel 0 para evacuación de
aguas pluviales de las cubiertas del edificio principal hasta una cisterna para reuso de agua para riego de áreas
verdes.
− Construir en el perímetro exterior de las plazoletas del Hotel canales rectangular o trapezoidal de hormigón, con
trampas de arena intermedias, hacia registro y conducto colector en calle principal.
− Construir conducto colector de calle principal hacia el sector norte y bahía de Casilda. Debe tener registros
tragantes intermedios en entrada de paqueo y entronque de calles en la entrada.
7
− Construir cinco zanjas de infiltración para evacuar las escorrentías de las áreas verdes del sector sur y oeste del
Hotel. Alternativamente se propone construir dos canales trapezoidales en tierra para evacuar las escorrentías de
las áreas verdes desde la escalera 3 del sector sur del y oeste del Hotel.
− Construir registro y conductor de evacuación final de la zanjas de infiltración 4 y 5, o de las canales, según sea el
caso; así como las escorrentías de la calle de servicio hacia el sector norte y bahía de Casilda.
− Reubicación del punto de venta extra-Hotelero.
− Eliminar elementos construidos existentes, en particular muro longitudinal colindante entre el área verde y la
berma de la playa. Acondicionar y nivelar pendiente de zona de amortiguamiento entre área verde y berma.
Verter arena en la línea de amortiguamiento de la berma con la granulometría requerida.
− Realizar la nivelación del relieve, laboreo del suelo y mejoramiento del césped.
Conclusiones
El estudio permitió diagnosticar el sistema de drenaje pluvial del Hotel Ancón e identificar las causas relacionadas
con la aparición de procesos erosivos en la berma de la playa y las áreas verdes. En correspondencia con lo anterior
se elaboró un plan de intervención que quedó conformado por 71 medidas que incluyeron medidas preventivas y
correctivas. Las principales soluciones se sustentan en el principio de minimizar o eliminar la escorrentía de aguas
pluviales que lleguen a la berma de la playa, en particular de los estratos 1 y 2 en el sector sur del edificio principal,
zona más afectada por los procesos erosivos. Las soluciones propuestas de implementación a corto plazo están
relacionadas acciones de mantenimiento preventivo y periódico, y con la adopción de buenas prácticas. Las
soluciones propuestas a mediano plazo que requieren de inversiones tienen alcance de ideas conceptuales, ingeniería
básica y de detalle. La ejecución de las acciones requiere de coherencia y continuidad debido a la intervención de
múltiples factores y a la interacción que presentan varias de las soluciones. La alternativa de recuperación y reuso de
agua lluvia para riego de áreas verdes se vislumbra como una oportunidad, teniendo en cuenta las potencialidades de
recolección, la existencia de una infraestructura en desuso, y los beneficios económicos que reportaría de manera
periódica.
Agradecimientos. – Los autores agradecen la colaboración de directivos, especialistas y trabajadores de
mantenimiento y de servicio del Hotel Ancón por la información y el apoyo logístico brindado para la ejecución de
este trabajo. También agradecen la participación, de acuerdo al contrato 45009713, de los especialistas Tec. Ramón
Delgado Cano, MSc. Maritza A. García Bernal y Tec. Jorge González Pedroso de la Unidad de Investigaciones para
la Construcción de la Empresa Nacional de Investigaciones Aplicadas de Villa Clara, Cuba, quienes realizaron el
estudio de antecedentes ingeniero geológico. De igual forma agradecen la participación, de acuerdo al contrato
10/2013, de los especialistas MSc. Elier Sánchez Díaz, Ing. Ángel Rodríguez Valdés y el Lic. Esteban Acosta
Rodríguez del Centro de Servicios Ambientales de Sancti Spíritus (CSA), Cuba, quienes realizaron el levantamiento
de los perfiles topográficos. También reconocen al Lic. Alexis Medina Valmaseda, especialista del Centro de
Servicios Ambientales de Sancti Spíritus (CSA, Cuba y al MSc. Lester Caravaca Colina especialista del Centro de
Estudios Ambientales de Cienfuegos (CEAC), Cuba, por sus contribuciones para la investigación.
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Villa, E. M. y Pons, R. Á. (2006) Monografía de Gestión por Procesos. Cienfuegos, Cuba: Universidad de Cienfuegos.
1
ANÁLISIS DE LA MOVILIZACIÓN DE METALES PESADOS EN FASE DISUELTA Y
PARTICULADA EN ESCORRENTÍA DE AUTOPISTAS
ANALYSIS OF THE MOBILIZATION OF HEAVY METALS IN DISSOLVED AND
PARTICULATE PHASE IN HIGHWAY RUNOFF
Vicente Jiménez Fernández1
Héctor Del Río Cambeses 2
Pablo Ures Rodríguez 3
Sara Vieito Raña 4
Paula Mª Payo Suárez 5
Carlos Temprano Pérez 6
Felipe De La Vega Gándaras 7
Alfredo Jácome Burgos8
Joaquín Suárez López9
Abstract Nowadays, it is widely known that the water pollution of urban runoff can bring in some kind of catchments, significant
pollutant loads to water bodies. Currently in the European Union, according to the Water Framework Directive, runoff
from streets, roads and highways should be considered as "pressures", so their analysis is necessary in order to analyze
whether generated impacts on water bodies. The present case study is focused on the analysis of the presence of heavy
metals in runoff from roads with significant traffic intensity. Pollutant parameters (COD, BOD5, SS, nutrients, heavy
metals, PAHs) have been measured in runoff flows (hydrographs and pollutographs) crossing a four-lane urban
roadway with sizeable traffic intensity (18000 ADT) being poured finally on Ferrol estuary (sensitive area, Galicia,
Spain). On the basis of obtained data heavy metals behavior assessment is presented, including their correlations with
other contaminants. From these correlations certain parameters indicators are suggested.
KeyWords: highway runoff, heavy metals, hydrographs and pollutographs.
1
1*, 2, 3, 4, 8, 9 UNIVERSIDADE DA CORUÑA. Centro de Innovación Tecnológica en Edificación e Ingeniería Civil. (CITEEC),
Universidade da Coruña (UdC). Campus de Elviña s/n, A Coruña 15071, ESPAÑA. Telf: (0034)981.167.000 – Ext: 5430 (E-mail:
[email protected]). Telf: (0034)981.167.000 – Ext: 5430 5 S.A. DE OBRAS Y SERVICIOS, COPASA 6 APPLUS NORCONTROL S.L.U 7 Ente Público Empresarial Augas de Galicia, Xunta de Galicia; S.A
2
Resumen Hoy en día ya es conocido que la contaminación de las aguas de escorrentía superficial urbana puede aportar, en cierto
tipo de cuencas, cargas de contaminación significativas a los medios acuáticos receptores. En la actualidad, en la Unión
Europea, según la Directiva Marco del Agua, las aguas de escorrentía de calles, carreteras y autopistas deben ser
consideradas como “presiones” a valorar, por lo que es preciso su análisis con el fin de analizar si generan impactos
sobre las masas de agua. El estudio, o caso, que se desea presentar se centra en el análisis de la presencia de metales
pesados en las escorrentías de viales con una intensidad de tráfico significativa. Se ha medido la contaminación (DQO,
DBO5, SS, nutrientes, metales pesados, HAPs) en los flujos de escorrentía (hidrogramas y polutogramas) de una travesía
urbana de cuatro carriles con una considerable intensidad de tráfico (18000 de IMD) que es vertida finalmente a la ría
de Ferrol (zona sensible, Galicia, España). A partir de los datos obtenidos se realiza una valoración de las formas en que
se presentan los metales pesados y su correlación con otros contaminantes. A partir de estas correlaciones se proponen
unos determinados parámetros indicadores de este tipo de contaminación.
Palabras clave: Drenaje sostenible, escorrentías urbanas, metales pesados.
Introducción
Hoy en día ya es conocido que la contaminación de las aguas de escorrentía urbana puede aportar, en cierto tipo de
cuencas, cargas de contaminación significativas a los medios acuáticos receptores. La escorrentía generada a partir de
los sucesos de lluvia, disuelve y arrastra los materiales de todo tipo, que se encuentran depositados en las superficies y
los transporta hacia las masas de aguas receptoras. Evidentemente, como consecuencia de las diferentes actividades y
usos que se realizan en las cuencas, una en estado casi natural, una rural, una urbana o una cuenca industrial, tendrán
aguas de escorrentía con muy diferentes tipos y cargas de contaminación.
La problemática que se aborda en esta comunicación se centra en el análisis de la contaminación aportada por las
escorrentías de viales con una intensidad de tráfico significativa. En la actualidad, según la Directiva Marco del Agua
(Directiva 2000/60/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de octubre de 2000, por la que se establece un
marco comunitario de actuación en el ámbito de la política de aguas) y la Instrucción de la Planificación Hidrológica
(ORDEN ARM/2656/2008, de 10 de septiembre, por la que se aprueba la instrucción de planificación hidrológica en
España) las aguas de escorrentía de calles, carreteras y autopistas deben ser consideradas como “presiones” a tener en
cuenta y es preciso su análisis con el fin de analizar si generan impactos sobre las masas de agua. La bibliografía
existente sobre este tipo de aguas contaminadas apunta que la problemática principal es por impactos crónicos
generados por contaminación por metales pesados.
En una autopista se podrían diferenciar, a priori, dos fuentes de aporte de contaminantes: la contaminación atmosférica
y la contaminación procedente por actividades en la superficie (tráfico rodado, erosión de los pavimentos, actividades
de jardinería, uso de sal para el deshielo de la nieve, …). En la figura 1 siguiente se presentan las principales fuentes de
contaminación en aguas de escorrentía urbana y en carreteras.
La Empresa Pública de Obras y Servicios Hidráulicos (EPOSH) de la Xunta de Galicia adjudicó el sistema de
colectores, tanques de retención y EDAR. de Ares, Fene y Mugardos (A Coruña, Galicia) a la UTE formada por las
empresas “S.A de servicios y Obras COPASA” y “Construcciones Taboada y Ramos, SL”. Entre estas actuaciones se
consideró de interés realizar algunas actuaciones piloto de control y tratamiento de escorrentías pluviales contaminadas.
Se tomó la decisión de estudiar la problemática de uno de los viales de la zona, concretamente un tramo de la vía N-651
(Avenida de las Pías) en la zona “San Valentín” y, en función del grado de contaminación medido, diseñar y construir
un sistema de tratamiento. A los sistemas de tratamiento de aguas de escorrentías de autopistas se les denomina
“Técnicas de Drenaje Sostenible de Escorrentía de Autopistas” (TDSEA). Para seleccionar, y configurar, una TDSEA
adecuada al problema ambiental era necesario analizar cómo se generaban los flujos de agua y cómo se movilizaba la
contaminación; con tal fin se realizaron campañas de caracterización.
3
Figura 1. Principales fuentes de contaminación de metales pesados en aguas de escorrentía urbana y en carreteras.
Las actividades principales desarrolladas en el estudio fueron:
a) Medición de los caudales generados en la subcuenca de drenaje (hidrogramas).
b) Caracterización de la contaminación movilizada mediante la medición de polutogramas asociados a los hidrogramas
(sucesos de lluvia).
c) Análisis del tipo y características de la contaminación movilizada.
d) Análisis de alternativas de tratamiento y configuración de la TDSEA.
e) Selección de una alternativa de tratamiento y predimensionamiento.
En esta comunicación se presentan los resultados relacionados con la presencia y forma de metales pesados durante los
sucesos muestreados.
Metodología
La cuenca piloto caracterizada en este estudio está formada, en su mayor parte, por la calzada de la carretera nacional
N-651, a su paso por la parroquia de San Valentín, en el Ayuntamiento de Fene (A Coruña, Galicia). La vía está
configurada en 4 carriles, y dispone de una red de drenaje para las aguas pluviales que vierte finalmente a la ría de
Ferrol. Esta ría está declarada “zona sensible” (Directiva UE 91/271) y tiene exigencias de calidad muy altas para
cultivos marinos y baño. La IMD es del orden de 18000 vehículos al día y la capa de rodadura está realizada con
aglomerado asfáltico convencional.
La red de alcantarillado para las aguas de escorrentía está formada por unos 2 km de colectores (en su mayoría de
hormigón de 400 mm; el diámetro mayor presente es de 600 mm, en algún pequeño tramo final), los imbornales que
recogen las escorrentías, los pozos de registro y el desagüe a la ría de Ferrol. La pendiente media de la red de drenaje es
alta, del 3,5%, lo cual contribuye a que se registren caudales significativos en la sección de control, casi al mismo
tiempo de ocurrencia de los eventos de lluvia; el tiempo de concentración es muy bajo, del orden de 5 minutos. Este
hecho también se ve favorecido por elevado grado de impermeabilización de la cuenca y por el reducido tamaño,
relativo, de la misma. La precipitación media de la cuenca es de 1250 mm/año.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
1 2 3 4 5 6 7
1 2 7 10
1
2 5
2
2 3
3
3 4 6 8
4 6 7
2 4 6 7
4 5
7 9 10
7
3
Pb Zn Fe Cu Cd Cr Ni Mn Br V
Basura
motor
Revestimientos metálicos
Frenos
Fungicidas e insecticidas
Gases combustión gasoil
Asfalto
Gasolina con Pb
Neumáticos
Aceites, lubricantes y grasas
Sales de deshielo
Acero galvanizado
Infraestructuras
Carrocería
Estructuras de acero
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Tabla 1. Cálculo de superficie de cuenca de aportación
TOTAL DE CUENCA (m²) [1+2] 44,650 PERMEABLE [1] 13,200 IMPERMEABLE [2] = [3+4] 31,450 AVDA. DE LAS PÍAS [3] 14,530 Otros viales [4] 16,920 Coeficiente de escorrentía permeables
0.50
Coeficiente de escorrentía impermeable 0.90
Valor medio ponderado 0.78
SUPERFICIES NETAS de zonas permeables 13,200 x 0.50 6,600 de zonas impermeables 31,450 x 0.90 28,305
SUPERFICIE NETA TOTAL 34,905 (3.5 ha)
Figura 2. En verde se sombrea el área de aportación que es estrictamente un vial de cuatro carriles con alta intensidad
de tráfico. Se trata del 32% del área la cuenca total, que también incluye la zona sombreada en azul.
Con el fin de caracterizar los flujos en tiempo de lluvia se instaló una estación de control, que se emplazó en el último
de los pozos de registro de la red de drenaje. Los equipos instalados fueron:
· Caudalímetro área-velocidad SIGMA 950 (velocidad por sistema doppler y calado mediante burbuja-presión).
· Tomamuestras automático SIGMA 900 (con 24 botellas de 1 L, programable para toma de muestras con intervalo
variable, con cable de conexión con el caudalímetro para recibir señal de arranque por nivel).
· Pluviómetro de intensidad con data-logger TINYTAG PLUS.
· Sistema de comunicaciones por GPRS.
Para la medida de las concentraciones de metales pesados se ha utilizado espectrometría de masas con fuente de plasma
de alta resolución (con límite de cuantificación en casi todos ellos de 0.1 μg/L; Cromo 0.5 μg/L, Mercurio 0.05 μg/L y
Zinc 1 μg/L). Los HAP se han medido mediante extracción líquido-líquido seguida de SPE (extracción en fase sólida) y
determinación por cromatografía de líquidos con detector de fluorescencia programada (HPLC-FL); límite de detección
de 0.001 μg/L.
Resultados
El periodo de explotación de la sección se prolongó durante un año y tres meses, debido a la complejidad de tomar
muestras representativas de sucesos de lluvia. Como resumen del registro de caudales realizado se puede destacar que el
caudal medio medido en los periodos en los que circulaba agua por la sección de control fue de 1.42 L/s y que el valor
del caudal máximo registrado fue de 399.5 L/s.
Se han caracterizado con calidad 10 sucesos de lluvia, pero solo en 8 de ellos se han medido metales pesados,
diferenciando fase disuelta y fase particulada. Todos los datos de caracterización de cada suceso de lluvia son
organizados y tratados en la denominadas “FICHAS DE SUCESO”, con una serie de gráficas y tablas en las que se
detallan, de forma resumida, los siguientes valores:
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a) Referencias y parámetros descriptivos de los sucesos muestreados.
b) Concentraciones máximas de los parámetros de contaminación convencionales (CMAX).
c) Concentraciones medias de suceso de los parámetros de contaminación convencionales (CMS).
d) Masas totales de los parámetros de contaminación convencionales movilizadas en cada suceso de lluvia y cargas
superficiales específicas.
e) Concentraciones máximas de los parámetros de medida de metales pesados totales (CMAX).
f) Concentraciones máximas de los parámetros de medida de metales pesados en forma disuelta (CMAX).
g) Análisis del fraccionamiento de los metales pesados medidos en los sucesos de lluvia.
h) Concentraciones medias de suceso de los parámetros de medida de metales pesados (CMS).
i) Concentraciones máximas de los parámetros de medida de hidrocarburos y aceites y grasas (CMAX).
j) Concentraciones medias de suceso de los parámetros de medida de hidrocarburos, y aceites y grasas.
En la tabla 2 se comparan los valores de los resultados obtenidos con distintos valores de estudios de referencia.
Tabla 2. Comparación de los resultados obtenidos con valores de otros estudios.
PARÁMETRO CALTRANS
Stockholm Vatten
(2001)
Harrison
(1991)
Storhaug, R.
(1996)
Val. medios
CMS Valoración de
presencia RANGO CMS Bajas Altas Autopista Noruega FENE
CONVENCIONALES
DQO [mg/L] 10 - 390 117.9 25 -60 -- -- -- 179.1 ALTA
SDT [mg/L] 14 - 470 109.4 -- -- -- -- 85.1 BAJA SST [mg/L] 3 – 4800 157.9 < 50 > 175 -- -- 237.5 ALTA
METALES (TOTAL)
Al [µg/L] 29 – 12600 2610.3 -- -- -- -- 2200 MEDIA As [µg/L] 1-17 2.5 -- -- -- -- 4.5 ALTA
Cd [µg/L] 0.5 - 378 4.5 < 0.3 > 1.5 2 0.1 - 0.5 0.1 BAJA
Cr [µg/L] 1 - 100 10.9 < 15.0 > 75 1 - 170 6.5 BAJA Hg [µg/L] < 0.04 > 0.20 0.2 – 1.2 0.1 MEDIA
Cu [µg/L] 1 - 800 48.5 < 9.0 > 45.0 60 6 -120 45.3 MEDIA
Fe [µg/L] 4.1 - 24.0 4283.5 -- -- -- -- 3545 MEDIA Pb [µg/L] 1 – 2300 113.6 < 3.0 > 15.0 100 1 - 33 12.7 BAJA
Ni [µg/L] 0.91 - 317 12.6 < 45.0 > 225 -- 3 - 190 6.2 BAJA
Zn [µg/L] 5 – 2400 227.5 < 60.0 > 300 100 10 - 300 142.6 BAJA
NUTRIENTES NTOTAL [mg/L] -- 4.83 < 1.25 > 5.0 -- -- 3.5 MEDIA
PTOTAL [mg/L] 0.05 - 10 0.26 < 0.1 > 0.2 -- -- 0.6 ALTA
HIDROCARBUROS HAP [µg/L] -- -- < 1.0 > 2.0 -- 0.1 – 2.7 2.6 ALTA
Valoraciones generales:
a) Los valores CMS de DQO son relativamente más altos en la cuenca piloto de Fene que los datos referenciados por
CALTRANS y Stockholm Vatten (2001).
b) Se han obtenido también valores más altos de sólidos en suspensión que los de las referencias presentadas.
c) Las CMS medidas de los metales pesados indican concentraciones, en general, de valor normal o bajo, a excepción
del Arsénico.
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Figura 3. Comparación de funciones de probabilidad acumulada elaboradas a partir de los valores de CMS de los
sucesos medidos en la cuenca piloto con los valores del estudio “The Quality of Urban Stormwater in Britain and
Europe: Database and Reccomended Values For Strategic Planning Models” (Mitchell, et alt.; 2001).
El análisis de la Figura 3 confirma que los valores obtenidos en la cuenca piloto estudiada son bajos en metales pesados
y altos en sólidos en suspensión respecto a los de la bibliografía.
Al haber medido la fracción particulada y la fracción disuelta de los metales pesados, tal como se indica en la Figura 4,
se puede destacar que metales como Fe, Al, Pb y Cr destacan por presentarse en más de un 90% en forma particulada;
destacar también el Mn y el Ni por su alto porcentaje en forma particulada. En forma fundamentalmente disuelta se
encuentran el B, el Ba y el Hg (hacer constar que el pH medio medido ha sido de 7.06, con un valor mínimo de 6.44 y
un valor máximo de 7.84).
Figura 4. Fraccionamiento de los metales pesados medidos en la caracterización de los flujos de escorrentía
El que un contaminante de este tipo se presente mayoritariamente en forma particulada hace más factible su eliminación
mediante técnicas más sencillas de tratamiento, tales como decantación o filtración.
Con los datos obtenidos de las determinaciones analíticas y de los parámetros elaborados para cada suceso de lluvia
(CMAX y CMS) es posible realizar un tratamiento estadístico del cual extraer unos “parámetros de contaminación
indicadores” de las concentraciones y de las cargas del resto de contaminantes que finalmente se envían al medio
receptor. Estos “parámetros indicadores” deberían permitir desarrollar dos estrategias: por un lado medir menos metales
pesados, lo que abarataría la caracterización del problema ambiental, y/o, por otro, no medir metales pesados si alguno
de los convencionales (por ejemplo la DQO o los sólidos en suspensión) fueran cuantitativamente representativos de las
concentraciones de los primeros. Se focalizará el análisis en los siguientes metales pesados: Pb, Hg, Ni, Cr, y
especialmente Cd, Cu, Zn (que son los que con mayor frecuencia se utilizan en la legislación y normativas sectoriales);
respecto a los parámetros convencionales se hará énfasis en DQO, SST y SDT).
Análisis de correlación de concentraciones de todas las muestras
El análisis estadístico se realiza sobre el total de las 64 muestras, pertenecientes a 8 de los sucesos estudiados en la
sección de control de San Valentín en Fene.
En primer lugar se elaboró una matriz de correlaciones que permite detectar aquellos contaminantes que presentan un
comportamiento parecido. El número total de comparaciones de series, combinaciones sin repetición, de 45 elementos
tomados de 2 en 2, es ( ) ( ) ⁄⁄ .
En primer lugar se analizaron las correlaciones de los parámetros hidrológico-hidráulicos con los parámetros de
contaminación, pero se obtuvieron malos resultados (valores de R2 menores, en general, de 0.5).
El primer contaminante con el que se trabajó fue con los HAP, pero los resultados fueron aún más desfavorables;
apenas se consiguieron valores de 0.1 de R2.
En una primera aproximación con los metales pesados se valoraron las correlaciones entre los tres metales pesados que
se usan como referencia con el resto de los analizados. Del análisis realizado sobre las fracciones particuladas se puede
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destacar la buena correlación del Cobre con el Plomo (0.95), con el Níquel (0.87), con el Zn (0.87), con el Cr (0.79) y
con el Hg (0.66). El Zn particulado correlaciona bien con el Ni (0.94), con el Plomo (0.85), con el Cromo (0.76) y con
el Hg (0.75). Sin embargo, el Cadmio no correlaciona con ninguno de ellos. Se concluye que bien el Cu o el Zn son
buenos indicadores de la presencia del resto de los metales, menos del Cd.
Se realizó el mismo análisis con las fracciones disueltas y el resultado fue muy malo; la “mejor” ha sido una correlación
de 0.26 del Cobre disuelto con el Zn disuelto.
Se analizaron también las correlaciones entre parámetros convencionales de contaminación (DQO, SST y SDT) con las
concentraciones de las diferentes fracciones de los tres metales pesados utilizados como referencia. El Cd sigue sin
correlacionar con nada. La DQO correlaciona con el Cu particulado con un coeficiente de 0.67; con el Pb con un valor
de 0.65, y con el Zn particulado se queda en un 0.38. Los sólidos en suspensión correlacionan con la fracción
particulada del Cu con un 0.82 de coeficiente de determinación, con un valor de 0.82 con Pb, con un valor de 0.70 con
el Cr, y con un 0.69 con el Ni particulado. Por su parte los sólidos disueltos, como era de esperar, no correlacionan bien
con ninguno de los otros parámetros.
Tabla 3. Funciones de correlación entre concentraciones de sólidos en suspensión y las fracciones particuladas de los
metales pesados caracterizados.
abcisas ordenadas Ecuación de regresión C. deter-minación
Nº de muestras
(1) Ec. de regresión
(1) C. deter-minación
SST Cu part y = 0.1848x + 7.9658 R² = 0.8235 64 y = 0.2047x R² = 0.7925
SST Pb part y = 0.0773x + 2.9146 R² = 0.8200 64 y = 0.0846x R² = 0.7964
SST Cr part y = 0.0351x + 2.5478 R² = 0.7033 64 y = 0.0414x R² = 0.6280
SST Ni part y = 0.0291x + 1.2948 R² = 0.6929 64 y = 0.0323x R² = 0.6650
SST As part y = 0.0180x + 0.8177 R² = 0.6576 64 y = 0.0201x R² = 0.6300
SST Zn part y = 0.7181x + 23.3294 R² = 0.6433 64 y = 0.7765x R² = 0.6295
SST Hg part y = 5.36·10¯⁴x - 0.0115 R² = 0.4482 42 y = 5.11·10¯⁴x R² = 0.4454
SST Cd part y = 5.43·10¯⁴x + 0.0844 R² = 0.1095 64 y = 7.54·10¯⁴x R² = 0.0559 (1) ecuaciones de regresión lineal ajustadas al origen de datos
El análisis de las correlaciones de las concentraciones de los metales pesados en fase disuelta con los parámetros
convencionales arrojó muy malos valores de R² (incluso con los sólidos disueltos totales), no pudiéndose destacar
ninguna.
Análisis de correlación de concentraciones de CMS de los sucesos medidos en San Valentín - Fene
El análisis estadístico se ha realizado sobre los valores de CMS de las muestras de 8 sucesos.
Los parámetros hidrológico-hidráulicos, en general, correlacionan relativamente bien con los parámetros de
contaminación de interés. Se puede destacar la buena correlación entre los caudales medios y máximos con la mayoría
de las CMS de concentración de metales en fase particulada, como se muestra en la Tabla 4. En la misma tabla se puede
apreciar que dichas correlaciones empeoran si se utilizan las CMS de la concentración total de metal; solo el Cd y el Pb
presentan valores semejantes.
Tabla 4. Funciones de correlación entre parámetros hidrológico-hidráulicos y fracción particulada de metales pesados
caracterizados utilizando los valores de CMS de suceso, y también con la CMS de metal total.
8
abcisas ordenadas (1) Ecuación de regresión
(1) C. deter-minación
ordenadas (1) Ecuación de regresión
(1) C. deter-minación
Nº de muestras
Qm Cu part y = 3.6677x R² = 0.8338 Cu total y = 3.9510x R² = -0.0477 8
Qm Hg part y = 0.0052x R² = 0.7409 Hg total y = 0.0076x R² = 0.6449 6
Qm Cd part y = 0.0119x R² = 0.6832 Cd total y = 0.0140x R² = 0.7014 8
Qm Pb part y = 1.5534x R² = 0.6777 Pb total y = 1.5595x R² = 0.6658 8
Qm Zn part y = 11.4288x R² = 0.5055 Zn total y = 12.6686x R² = 0.0771 8
Qm Cr part y = 0.6701x R² = 0.1354 Cr total y = 0.6726x R² = 0.0622 8
Qmáx Cd part y = 0.0012x R² = 0.8397 Cd total y = 0.0015x R² = 0.8846 8
Qmáx Cu part y = 0.3559x R² = 0.7515 Cu total y = 0.3817x R² = -0.2050 8
Qmáx Hg part y = 5.05·10¯⁴x R² = 0.6425 Hg total y = 7.55·10¯⁴x R² = 0.6704 6
Qmáx Pb part y = 0.1501x R² = 0.5875 Pb total y = 0.1507x R² = 0.5736 8
Qmáx Zn part y = 1.0976x R² = 0.3928 Zn total y = 1.2200x R² = -0.0702 8
Qmáx Cr part y = 0.0693x R² = 0.3046 Cr total y = 0.0694x R² = 0.2366 8 (1) ecuaciones de regresión lineal ajustadas al origen de datos
Tabla 5. Valores de coeficiente R2 para Cobre, Zinc y Cromo (concentración total y de fracción particulada).
Total Cu Particulado Total Zn Particulado Total Cr Particulado
Al 0.88 0.98 Pb 0.97 0.98 As 0.92 0.91
Fe 0.84 0.96 Ni 0.96 0.97 V 0.79 0.89 Pb 0.86 0.95 V 0.98 0.97 Ni 0.81 0.87
V 0.81 0.86 Ba 1.0 0.96 Fe 0.86 0.86
Zn 0.84 0.88 Co 0.90 0.92 Co 0.91 0.85 Ni 0.72 0.81 As 0.90 0.91 Al 0.81 0.81
Ba 0.80 0.71 Al 0.90 0.90 Zn 0.73 0.78
Co 0.63 0.65 Fe 0.89 0.89 Mn 0.92 0.75 Cd 0.51 0.61 Cu 0.84 0.88 Cu 0.53 0.70
Mn 0.68 0.51 Mn 0.89 0.80 Ba 0.67 0.69
Son de gran interés las buenas correlaciones de los valores de las CMS de las fracciones particuladas del Cobre y del
Zinc con las fracciones particuladas de otros metales pesados, pero hay que señalar también al Cr, como se aprecia en la
Tabla 5, tanto para las fracciones particuladas como para la concentración total. Los tres valores, en principio, serían
buenos “indicadores trazadores”; además, las CMS son válidas para el cálculo de cargas medias anuales vertidas a partir
de eventos discretos de lluvia.
Los valores de CMS de la DQO correlacionan bien con las CMS de las fracciones particuladas del Fe (0.80), del Cr
(0.79) y del Al (0.77), pero no tan bien con el Cu (0.69) y con el Zn (0.51). Los sólidos en suspensión tampoco aportan
buenas correlaciones con el Cu (0.59) y con el Zn (0.47); sí que se encuentran mejores correlaciones de los sólidos en
suspensión con el Cr (0.80) y el Fe (0.74), por ejemplo. Si finalmente se valoran las correlaciones obtenidas en los
valores de CMS de la DQO con las CMS de metal total presente en los sucesos caracterizados se pueden destacar las
que se observan con el Cd total (0.84), con el Fe (0.80) y con el Cr (0.79), siendo bajas con el Cu (0.54) y con el Zn
(0.50). Respecto a las CMS de los sólidos en suspensión destacan el Cr (0.80), el Cd (0.74) y el Fe (0.74) pero no son
nada buenas las correlaciones con el Zn (0.45) o el Cu (0.43).
Conclusiones
La cuenca piloto caracterizada (vía con intensidad 18000 vehículos día) genera concentraciones de metales pesados que
se podrían caracterizar de medias-bajas para este tipo de flujos contaminados; por el contrario genera valores de DQO y
SST altos (CMS media del lugar de 179 mg/L en DQO, y de 237.5 mg/L en SST).
El análisis de correlaciones realizado sobre los valores de concentraciones de metales en fase particulada obtenidos en
todas las muestras tomadas (64) dan como resultado una muy buena correlación entre cuatro metales pesados: Cu, Zn,
Cr y Ni. Su presencia conjunta en las aguas de escorrentía se asocia al desgaste de neumáticos y frenos. Se puede
destacar también las correlaciones del Pb con los metales pesados citados; actualmente la fuente de plomo se asocia
principalmente a los neumáticos.
El análisis basado en todas las muestras tomadas indica que los sólidos en suspensión serían útiles para estimar las
cargas de metales pesados, ya que han correlacionado bien con el Cu (0.82), con el Pb (0.82), con el Cr (0,70) y con el
Ni (0,69). La bibliografía ya hace referencia a la afinidad de los metales pesados por las fracciones finas del polvo y
9
suciedad presente en las superficies de las cuencas. No se han encontrado correlaciones significativas con ninguna de
las fracciones disueltas de los metales pesados en la valoración realizada con las 64 muestras.
Respecto al análisis de posibles correlaciones a partir de los valores de CMS de los sucesos (8) destacar, en principio,
las buenas correlaciones del Cu con los caudales medio y máximo del suceso.
Son de gran interés las buenas correlaciones de los valores de CMS del Cobre, el Zinc y el Cromo con el resto de
metales pesados. Todos ellos podrían ser buenos “indicadores trazadores”, sin embargo solo el Cromo (total y
particulado) correlaciona bien con la DQO (0.79) y los SS (0.80). El Cromo resulta ser el “parámetro conector” entre
parámetros básicos o convencionales y los metales pesados. Las principales fuentes de Cromo son los neumáticos y los
frenos.
La realización del estudio que se presenta refuerza la necesidad de considerar los impactos que las escorrentías de las
vías de alta capacidad generan sobre los medios acuáticos naturales, que si bien ya eran considerados en los documentos
de implantación de la DMA, en la práctica no han sido tenidas en cuenta en la elaboración de la planificación ni en los
programas de medidas en España.
Referencias Bibliográficas
State of California Department of Transportation (CALTRANS), (2003). Construction Site Best Management Practices (BMPs) Manual.
S.L.: Caltrans.
Stockholm Vatten, (2001). Klassificering av dagvatten och recipienter samt riktlinjer för reningskrav. Del 2, Dagvattenklassificering. s.l.:
Stockholm Vatten.
1
RELAÇÃO DO ABASTECIMENTO DE ÁGUA NAS CISTERNAS DO SEMIÁRIDO
BAIANO COM A MELHORIA NA QUALIDADE DE VIDA DA POPULAÇÃO
RELATION OF WATER SUPPLY IN THE SEMI-ARID BAIANO TANKS FOR IMPROVING THE
QUALITY OF LIFE OF PEOPLE
José Airon Santana Fonseca Hora1
Lidiane Mendes Kruschewsky Lordelo2
Elisabete Batista Barreto Neta3
Alessandra Cristina da Silva Valentim4
Patrícia Campos Borja5
Abstract Water scarcity in the Brazilian semi-arid region has been the main problem for the population that inhabits the
region. Due to erratic rainfall and low rainfall (below 600 mm / year), there is shortage of water, especially in
locations that no supply network. Rural households that have no access to water near their homes, they need to seek
water from distant places of their residence, which water is generally not of good quality. This effort ultimately
results in a high physical stress and potential harm to people's health. The action developed by government agencies
to solve the problem, was the deployment of tanks near the residences, so that families could have a reservoir for
storing a large amount of water during dry periods, the water would rise to water withdrawal rain and / or water
provided by the government through water trucks. This action is developed through the Program 1 Million Cisterns
(P1MC). The present study utilized data from the research project "The Limits and Possibilities for the right to water
in semiarid Baiano - Rating 1 Million Cisterns Program" conducted by the Federal University of Recôncavo of
Bahia (UFRB), Federal University of Bahia (UFBA) and State University of Feira de Santana (UEFS) with support
from CNPq, and seeks to make an assessment of the improvement in the quality of life of families living on Semiarid
Baiano after being benefited with the implementation of the tank next to their homes.
Key words: Program, Scarcity, Stormwater.
1 Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Federal do Brasil. 2 Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Federal do Brasil. 3 Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Federal do Brasil. 4 Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Federal do Brasil. 5 Universidade Federal da Bahia, Federal do Brasil.
* *José Airon Santana Fonseca Hora.
Graduando em Engenharia Sanitária e Ambiental. Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Federal do Brasil. Rua Antero P.
Fiais, casa 60, Primavera, Cruz das almas, Bahia, Brasil. Cep:44380-000. Brasil. Email: [email protected]
2
Resumo
A escassez de água na região do semiárido brasileiro tem sido o principal problema para a população que habita a
região. Devido à irregularidade das chuvas e índice pluviométrico baixo (abaixo de 600 mm/ano), existe escassez de
água, principalmente em localidades que não existem rede de abastecimento. As famílias rurais que não tem acesso a
água próximo as suas moradias, necessitam buscar água em locais distantes da sua residência, água essa que
geralmente não é de boa qualidade. Tal esforço acaba resultando em um alto desgaste físico e possíveis problemas à
saúde das pessoas. A ação desenvolvida por órgãos governamentais a fim de solucionar o problema, foi a
implantação de cisternas próximos as residências, para que as famílias pudessem ter um reservatório para armazenar
uma grande quantidade de água nos períodos de seca, essa água teria como origem a água captada das chuvas e/ou
água fornecida pelo governo através de carro pipa. Essa ação é desenvolvida através do Programa 1 Milhão de
Cisternas (P1MC). O presente trabalho utilizou dados do Projeto de pesquisa “Limites e possibilidades para o direito
à água no Semiárido Baiano – Avaliação do Programa 1 Milhão de Cisternas”, realizado pela Universidade Federal
do Recôncavo da Bahia (UFRB), Universidade Federal da Bahia (UFBA) e Universidade Estadual de Feira de
Santana (UEFS) com apoio da CNPQ, e busca fazer uma avaliação da melhoria na qualidade de vida das famílias
que moram no Semiárido Baiano após terem sido beneficiadas com a implantação da cisterna ao lado de suas
residências.
Palavras chaves: Águas Pluviais, Escassez, Programa.
Introdução
O Semiárido Brasileiro é a área de maior abrangência territorial entre os espaços que formam a região Nordeste do
Brasil. Abrange uma área de 969.584,4 Km² , possui 1133 municípios pertencentes a nove estados do Brasil
(Alagoas, Bahia, Ceará, Minas Gerais, Paraíba, Pernambuco, Piauí, Rio Grande do Norte e Sergipe) e sua população
é de aproximadamente 22 milhões de pessoas o que totaliza 11,8% da população brasileira. (ASA, 2014). Em
relação ao seu aspecto físico-climático, o semiárido se caracteriza por médias térmicas elevadas (acima de 26°C) e
duas estações bem distintas: uma seca, na qual chove pouco, e uma úmida, quando ocorrem precipitações irregulares
que vão de 300 mm a no máximo 800 mm (D’alva e Farias, 2008).
Devido a baixa pluviosidade, irregularidade das chuvas da região e uma estrutura geológica que não permite
acumular quantidades de água que sejam satisfatórias no subsolo, a população que habita o semiárido sofre com a
escassez de água constantemente, até mesmo para atividades essenciais como, água para beber, cozinhar, tomar
banho e lavar roupas. Para suprir as necessidades da população, ações governamentais são desenvolvidas a fim de
proporcionar o acesso da população à água. A implantação de cisternas, que é uma técnica que viabiliza o
armazenamento de água, foi o método utilizado pelo Governo Federal para que as famílias que moram no semiárido
tivessem suas necessidades básicas referentes à água atendidas nos longos períodos de seca.
O Programa 1 Milhão de Cisternas (P1MC) foi iniciado em julho de 2003 no Semiárido Brasileiro. O objetivo do
Programa é beneficiar cerca de 5 milhões de pessoas com a implantação de cisternas de placa para captação de água
de chuva e armazenamento, possibilitando suprir as necessidades básicas (água para beber, cozinhar e tomar banho)
durante o período de seca. (Malagodi et al. , 2010). Apesar de serem concebidas para armazenamento da água de
chuva, quando esta não é suficiente, as cisternas em muitos casos tem sido utilizadas como reservatório de água
distribuída por carros pipa. O presente trabalho tem por objetivo fazer uma avaliação da melhoria na qualidade de
vida das famílias que moram no Semiárido Baiano após terem sido beneficiadas com a implantação da cisterna na
área de suas residências.
Metodologia
As cisternas desempenham um papel importante na vida da população do Semiárido Brasileiro, através de sua
implementação é possível captar e armazenar água da chuva, ou utiliza-lá como reservatório de água distribuída por
carros pipa, para que seja utilizada nos períodos de estiagem. Tal medida reduz a problemática da falta de água e
3
assegura que essa esteja disponível na área da residência, diminuindo o empecilho de buscar água em fontes
alternativas distantes, sendo assim, a cisterna é essencial para a melhoria na qualidade de vida da população dessa
região.
O trabalho focou na avaliação da qualidade de vida da população do município de Macururé a partir da
implementação de cisternas do Programa 1 Milhão de Cisternas (P1MC) no Semiárido Baiano. Buscou-se fazer um
levantamento de dados junto a Articulação do Semi-Árido (ASA) a partir dos cadastros de todas as cisternas
implantadas que totalizaram 161, foi feito o sorteio da amostra a ser trabalhada, selecionando assim 36 cisternas que
equivale a 22,33% da totalidade de cisternas.
Foi feita a aplicação de questionários domiciliares por um técnico de campo escolhido do próprio município. Antes
da aplicação dos questionários o técnico passou por um período de treinamento. A aplicação dos questionários
aconteceu no período de dezembro de 2013 à Março de 2014. Constaram nos questionários perguntas objetivas e
subjetivas, referentes a condições sócio-econômico da família e a possível melhoria na qualidade de vida da família
após a implantação da cisterna.
Através dessa metodologia foi possível averiguar a percepção que a família possui sobre as mudanças que ocorreram
em suas vidas, analisando o período anterior e posterior a implantação da cisterna.
As perguntas objetivas e subjetivas podem ser observadas, respectivamente, nas Tabela 1 e Tabela 2.
Tabela 1 - Perguntas objetivas avaliadas
Fonte: Próprio autor
Tabela 2 Perguntas subjetivas avaliadas
Fonte: Próprio autor
Para melhor interpretar as respostas das perguntas subjetivas, foram criados sub-campos de análises. Estes tiveram
como objetivo agrupar as respostas que representassem respostas similares. Os sub-campos criados foram:
diminuição do tempo de trabalho e/ou descanso; melhora na saúde; reservatório para armazenar maior quantidade de
água, água de melhor qualidade e água ao lado da casa.
Resultados
Foram aplicados 36 questionários, um para cada família, cadastradas no Programa 1 Milhão de Cisternas no
município de Macururé. A região, na qual foi desenvolvida a pesquisa, sofre com a escassez de água ao longo de
todo ano, uma vez que o período de chuvas possui índices pluviométricos baixos (abaixo de 600mm/ano). A falta de
água nas residências obrigava as famílias a buscarem água em reservatórios alternativos (poços, açude, barragem e
etc), localizados quase sempre a longas distâncias de suas casas e com a qualidade da água possivelmente
comprometida.
De onde vinha a água da casa antes da cisterna?
Tempo que a família gastava por dia para ir buscar água?
Consumo da água da família por semana em litros antes da Cisterna?
Consumo da água da família por semana em litros depois da Cisterna?
Em sua opinião, houve mudanças com a implantação da cisterna? Qual: rotina do dia a dia, cansaço, na
saúde?
Qual o maior benefício que a cisterna trouxe para vocês moradores da casa?
Em que a cisterna ajudou no abastecimento de água da sua casa? O que precisa melhorar?
4
Tabela 3-De onde vinha a água da casa antes da cisterna?
Tipo de Fonte %
Poço
Aguada/Açude
Rio
Carro-Pipa
Barragem
Cisternas de vizinhos
Barragem e cacimba
Barreiro
Cacimba e Cisterna
Aguada/Açude e Carro Pipa
Poço e Açude
Sem Resposta
Tanque
Cisterna Comunitária
2,78
41,67
0
13,89
0
11,11
0
2,78
0
2,78
2,78
2,78
11,11
8,33 Fonte: Próprio autor
Para a aquisição dessa água, os moradores gastavam de 20 minutos à 03:00 horas para percorrer todo o caminho até a
fonte alternativa de água. Todos afirmaram que o percurso era realizado a pé.
A ausência da implantação das cisternas trazia um grande desgaste para as famílias, pois integrantes da própria
família carregavam os baldes de água apoiados nos ombros e na cabeça. Quando questionados sobre essa ação, as
pessoas apresentaram como pontos negativos, o esforço físico que era grande, provocando assim muito cansaço e o
tempo que gastavam para buscar a água, já que poderiam utilizá-lo em outras atividades de sua rotina.Em relação a
qualidade da água as famílias afirmaram que passaram a obter água de melhor qualidade. Tal afirmação está
associada ao aspecto visual da água, sendo que, antes da cisterna as famílias obtiam água de aspecto barrento dos
açudes, poços e etc, e após as cisternas passaram a obter água de aspecto transparente, o que implica na visibilidade
de uma água de melhor qualidade.
Com a implementação das cisternas nas residências, a família passa a ser abastecida em seu próprio terreno,
aumentando o consumo da água por semana em litros e propiciando melhor conforto e condições de saúde.
Perguntados sobre a existência de mudanças após a implantação das cisternas, 100% afirmaram que houve mudanças
para melhor. Isso pode ser visto na Tabela 4, com os resultados apresentados.
Tabela 4-Motivos que explicam a melhoria na qualidade de vida.
PERGUNTAS RESPOSTAS %
Qual o maior benefício
que a cisterna trouxe
para vocês moradores da
casa?
Melhorou a quantidade de água. 38,89
A água perto da casa facilita as atividades. 22,22
Água de boa qualidade e potável perto da casa. 11,11
Criou espaço para armazenar a água. 5,56
Ter muita água para garantir gastos e economizar tempo. 5,56
Ter muita água ao lado da casa. 5,56
Saúde e vida melhor. 2,78
Maior volume de água. 2,78
Quantidade de água e mais saúde. 2,78
Ter maior quantidade de água para beber e dar aos animais. 2,78 Fonte: Próprio autor
5
Boa parte dos entrevistados, 38,89%, destacaram como maior benefício com a implantação da cisterna, a “melhoria”
na quantidade de água. Isso aponta para a importância da cisterna para o aumento no consumo de água da familia. As
pessoas também mencionaram que com a cisterna foram facilitadas as realização das atividades rotineiras (22,22%).
A resposta “Água de boa qualidade e potável perto de casa” foi registrada em 11,11% dos questionários e demonstra
certa percepção dos entrevistados com relação à qualidade da água. As demais respostas que somadas contabilizam
27,8%, fazem alusão a maior capacidade de armazenar a água, água próximo a residência e melhoria na saúde.
Conclusão
Com base nos resultados obtidos é possível afirmar que a implementação do P1MC trouxe impactos positivos as
famílias que foram beneficiadas com as cisternas. A melhoria na qualidade de vida é perceptível em diversos
aspectos relatados pela população local, entre eles, o fato de não precisar mais buscar a água a longas distâncias
proporcionando menor esforço físico e maior descanso, possuir um reservatório com grande capacidade de
armazenamento de água ao lado da casa, aumentou a disponibilidade de tempo para desenvolver outras atividades já
que o tempo gasto para o transporte da água foi economizado e melhorou o aspecto da água quanto sua aparência, já
que, antes da cisterna a água utilizada era barrenta. Os impactos positivos apresentados possuem similaridade com
(Malagodi, 2009), uma vez que, ambos os trabalhos tiveram todos os aspectos anteriores semelhantes, mostrando que
a implantação das cisternas trouxe realmente resultado satisfatório e que as famílias tiveram melhoria na qualidade
de suas vidas.
Referencias Bibliográficas
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<http://www.sobiologia.com.br/conteudos/jornal/noticia2.php>. Acesso em: 08 de maio de 2014.
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MALAGODI, Edgard. Avaliação do desempenho do Programa Um Milhão de Cisternas Rurais (P1MC) quanto à sustentabilidade
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MINISTÉRIO DO DESENVOLVIMENTO SOCIAL (MDS). MDS Brasil. Disponível em:
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e resiliência no Semiárido nordestino. Edital MCT/CNPq/CT-HIDRO Nº 021/2009.
1
AGUA DE LLUVIA EN MI LOCALIDAD, EL ÉXITO DE SABERLA APROVECHAR.
RAIN IN MY AREA, TAKE THE SUCCESS OF KNOWING.
Luis Gómez Lugo*1
Abstract In Mexico for many communities given their geographical, topographical, geomorphological conditions is very
difficult to develop conventional water supply systems for their people; this scenario, reproduced in much of the
country, added to the currently prevailing population distribution requires pressing and urgent way of implementing
effective alternatives to meet the water needs of the population. The rain water is an important source of water for
these communities in different applications and uses, since it has great potential to capture rainwater. Studies and
scenarios on the potential of rainwater for Mexico, some examples of applications in communities (community level
and household level), schools and under protected agriculture production systems is presented in this paper; all
backed by project experiences that have provided successful results in harvesting rainwater.
Key Words: Rainwater, harvesting, gathering, and potential SCALl (Sistemas de captación de agua de lluvia)
1 Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Paseo Cuauhnáhuac No 8532 Colonia Progreso, Jiutepec, Morelos, CP 62560,
México, Tel. (777) 3 293600 Ext 350, [email protected]).
2
Resumen
En México para muchas comunidades dadas sus condiciones geográficas, topográficas, geomorfológicas resulta muy
complicado desarrollar sistemas convencionales de abastecimiento de agua para su población; este escenario,
reproducido en gran parte del país, sumado a la distribución poblacional que actualmente impera, exige de manera
apremiante e impostergable implementar alternativas eficaces que permitan satisfacer las necesidades hídricas de la
población. El agua de lluvia representa una fuente importante de abastecimiento de agua para estas comunidades en
diferentes aplicaciones y usos, pues se tiene un amplio potencial de captación de agua de lluvia. En el trabajo se
presentan estudios y escenarios sobre el potencial de agua de lluvia para México, algunos ejemplos de aplicaciones
en comunidades (nivel comunitario y nivel vivienda), escuelas y sistemas productivos bajo agricultura protegida;
todas ellas, respaldadas en experiencias de proyectos que han ofrecido resultados exitosos en materia de
aprovechamiento de agua de lluvia.
Palabras clave: Agua de lluvia, aprovechamiento, captación, potencial y SCALl (Sistemas de captación de agua de lluvia)
Introducción
La diversidad de desarrollo de las comunidades de México está atada de manera colectiva en origen y destino a la
disponibilidad del agua. El disponer de agua en cantidad suficiente y calidad adecuada es una de las demandas
básicas de la población, pues incide directamente en su salud y bienestar.
De acuerdo con la reforma al Artículo 4o de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos publicada el 8
de febrero de 2012, toda persona tiene derecho al acceso, disposición y saneamiento de agua para consumo personal
y doméstico en forma suficiente, salubre, aceptable y asequible. La misma Constitución, indica que la
responsabilidad por la entrega de los servicios de agua potable y de saneamiento recae en 2,446 municipalidades
desde la descentralización del año 1983. Sin embargo, unos cuantos de los 31 estados entregan servicios a través de
empresas estatales de agua que actúan en nombre de los municipios. La mayoría de los estados también cuentan con
agencias estatales de abastecimiento de agua ya establecidas que desempeñan distintos roles según el estado, tales
como asistencia técnica a los proveedores de servicio, apoyo en la planificación de inversiones y canalización de los
subsidios federales. En algunos casos, las agencias estatales proporcionan los servicios de agua y saneamiento
directamente. En áreas rurales, las Juntas de Agua son responsables por el abastecimiento de la misma. El Programa
Nacional Hídrico 2007-2012 (PNH 2007-2012) estableció como una de sus prioridades principales, incrementar el
acceso y calidad de los servicios a fin de elevar el nivel de vida de la sociedad. Para ello planteó incrementar la
cobertura de los servicios de agua potable y alcantarillado en el país (comunidades rurales y urbanas), induciendo la
sostenibilidad de los servicios, además, mejorar la calidad del agua suministrada a las poblaciones.
En el año 2010, en 3,651 localidades mayores a 2,500 habitantes se concentró el 76.8% de la población, y en 188,893
de localidades menores a 2,500 habitantes se concentró el 23.2 de la población; en su mayoría localidades muy
dispersas, cuyas condiciones orográficas y de distancia complican dotarlas del servicio de agua potable. En
diciembre de 2006 en México existían 10.4 millones de habitantes sin servicio de agua potable y 14.1 millones sin
alcantarillado. Para diciembre de 2012 se redujo a 9.1 millones de habitantes sin servicio de agua potable y 10.9
millones sin alcantarillado. El agua de lluvia puede representar una alternativa viable como fuente de abastecimiento
de agua con fines diversos. Estimaciones realizadas por el autor indican que con sólo habilitar 18,000 hectáreas como
áreas de captación (0.009% del territorio nacional) se podría atender la población de 9.1 millones que no cuenta con
el recurso hídrico con una dotación mínima de 40.6 litros por día por habitante.
Objetivo
El objetivo del trabajo es presentar el potencial de agua de lluvia para México cuyo impacto se pude traducir en
aplicaciones a diferentes escalas poblacionales con resultados exitosos en materia de aprovechamiento de agua de
lluvia. Durante el desarrollo del trabajo se abordan los puntos:
3
Problemática hídrica y potencial de respuesta de los SCALl (Sistemas de captación de agua de lluvia) para
abastecimiento de agua en México.
SCALl en localidades (nivel comunidad y nivel vivienda)
SCALl en escuelas
SCALl en sistemas productivos bajo agricultura protegida
Problemática hídrica y potencial de respuesta de los SCALl para abastecimiento de agua en México.
Desde el año 1990 al año 2012 a través de grandes esfuerzos e inversiones canalizadas en acciones emprendidas de
manera coordinada entre los gobiernos Federal, Estatal y Municipal, se ha logrado reducir el rezago porcentual en
materia de cobertura de agua potable en 13.6 puntos; sin embargo, en número de habitantes al 31 de diciembre de
2012 se registraron 9.1 millones de habitantes sin agua potable, potable (aproximadamente 1,820,000 familias
considerando un hacinamiento promedio de 5 integrantes por familia). Estimaciones realizadas por el autor indican
que para atender con una dotación mínima de 40.6 lt/día/hab a la población de 9.1 millones que no cuenta con el
recurso hídrico se requerirían habilitar 18,000 hectáreas como áreas de captación (0.009% del territorio nacional).
Figura 1. Cobertura de agua potable en México (1990 – 2012)
FUENTE: Situación del Subsector Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento. INEGI, Censos de Población y
Vivienda 1990, 2000 y 2010; Conteos de Población y Vivienda 1995 y 2005.
A continuación superficies (en has) y su equivalente porcentual del territorio nacional para diferentes niveles de
dotación considerando un universo poblacional de 9.1 millones de habitantes.
Figura 2. Potencial SCALl para 9.1 millones de mexicanos sin AP
4
Una forma sencilla de explorar la cantidad de agua que podemos captar y a su vez almacenar es mediante un estudio
de potencial de captación de agua de lluvia. Este estudio permite conocer la cantidad de agua potencial de captar en
diferentes áreas de captación y láminas precipitadas en (mm) en un periodo de tiempo definido. A continuación, el
ejercicio para un promedio de la distribución de la lluvia para México.
Tabla 1. Valores promedio de precipitación mensual para México.
E F M A M J J A S O N D Anual
27.10 8.80 30.19 3.65 26.15 89.30 135.40 166.48 170.16 78.83 10.79 4.09 750.94
Figura 3. Potencial SCALl para México, función de área de captación y pp en el tiempo
Para México, con un promedio de precipitación anual de 750.9mm se tiene un potencial de captación de agua de
lluvia de 0.750m3/m
2 (750 lt/m
2).
SCALl en localidades (nivel comunidad y nivel vivienda)
Bajos las siguientes consideraciones:
9.1 millones de habitantes sin agua potable
10 por ciento del total de las comunidades en México
Superficie de captación de 5,000 m2 para comunidades rurales (menor a 2,500 habitantes)
Superficie de captación de 20,000 m2 para comunidades urbanas (mayor a 2,500 habitantes)
Tabla 2. Ejercicio de potencial SCALl en localidades
Comunidades Cantidad % Superficie
promedio
habilitada (m2)
Superficie
habilitada
(m2)
Volumen
captado (m3)
lt/día/hab
(para 9.1M
habitantes)
< 2,500 hab. 188,593 10% 5,000 94,296,500 70,807,242 21.3
> 2,500 hab. 3,651 10% 20,000 7,302,000 5,483,072 1.7
5
Nota: Para el ejercicio se consideró una precipitación promedio para México de 750.9mm y una población de 9.1 millones sin acceso a los
servicios de agua potable.
Se puede estimar un volumen de agua de lluvia potencialmente captable que garantiza una dotación de 23 lt/día/hab.
La captación de agua de lluvia es una práctica antigua que se fue desplazando a medida que se establecieron y
desarrollaron las localidades a razón del crecimiento poblacional, con ello, fue necesario implementar sistemas para
la gestión y administración del agua (organismos operadores o juntas locales de agua). Los SCALl constituyen un
medio fácil de obtener agua para uso humano, agrícola e industrial. A nivel comunidad, los sistemas SCALl tienen
un amplio potencial de aplicación para millones de familias de México. Mediante un proceso de capacitación y
asesoría adecuada se puede lograr su implementación en un periodo de tiempo corto. Bastante experiencia se ha
ganado en la construcción de las cisternas, ejemplos importantes han sido la utilización del método constructivo tipo
capuchina (Barrios D., 2005), método muy sencillo, económico y atractivo para los usuarios o beneficiarios de los
proyectos SCALl. Teniendo un proceso adecuado de seguimiento a los proyectos SCALl implementados se puede
medir la respuesta social de aceptación, además de tener la posibilidad de replicar esta alternativa de abastecimiento
a otras regiones del país logrando incrementar la calidad de vida de los habitantes sin afectar los recursos del medio
ambiente.
Ilustración 1. SCALl en localidades (nivel comunidad y nivel vivienda)
SCALl en escuelas
Una necesidad prioritaria en el país es disponer en los centros escolares de agua suficiente, salubre, aceptable y
accesible para garantizar a los alumnos cubrir sus necesidades mínimas de agua. En México, se estima que el 30% de
las escuelas en los niveles preescolar, primaria, secundaria y bachiller carecen de agua entubada potable según el
Diagnóstico del Catálogo de Inmuebles Escolares realizado por la SEP en el año 2012.
Los Sistemas de captación de agua de lluvia SCALl representan alternativas viables para atender la problemática
hídrica en escuelas rurales y urbanas de México, por ello, la iniciativa de fomentar y fortalecer la cultura de la
captación de agua de lluvia para uso de la población estudiantil de México. Estudios realizados por el autor (Gómez
L., 2012 - 2014) han permitido determinar para el estado de Morelos las áreas de captación y volúmenes de
almacenamiento para diferentes escenarios [tipos de escuelas y población estudiantil], cuya metodología se puede
extrapolar a otros estados o para obtener una base de datos a nivel nacional.
Considerando un 30 por ciento del total de escuelas (preescolar, primaria, secundaria y bachiller) de México sin
acceso a los servicios de agua potable, se puede estimar un volumen de agua de lluvia potencialmente captable, y
este a su vez considerando 9.1 millones de habitantes sin agua ofrecerles una dotación de 8 lt/día/hab. Acotar que
según la Norma sobre agua, saneamiento e higiene para escuelas (OMS, 2010), en la Directriz 2: cantidad del agua,
indica que para escuelas diurnas se requieren 5 litros por persona por día para todos los escolares y el personal, y de
1 a 2 litros por persona por día para limpieza anal; por tanto, si se implementaran sistemas SCALl en un 30% de las
6
escuelas de México se lograría alcanzar mínimamente la dotación recomendada para la población estudiantil del
universo poblacional que actualmente no cuenta con servicio de agua.
.
Figura 4. Estudio de potencial SCALl en escuelas del estado de Morelos.
Tabla 3. Ejercicio de potencial SCALl en escuelas
Escuelas Cantidad % Superficie
promedio
habilitada (m2)
Superficie
habilitada (m2)
Volumen
captado
(m3)
lt/día/hab (para
9.1M habitantes)
Preescolar, primaria,
secundaria y bachiller. 243,000 30% 500 36,450,000 27,370,305 8.2
Nota: Para el ejercicio se consideró número de escuelas reportadas por el INEGI (México en cifras, 2010). El 30% de ellas sin acceso a los
servicios de agua potable. Superficie promedio habilitada para captar agua de lluvia por escuela 500 metros cuadrados. Una población de 9.1
millones sin acceso a los servicios de agua potable.
Ilustración 2. Sistemas SCALl en escuelas
7
Los sistemas de captación de agua de lluvia SCALl son alternativas de gran potencial de aplicación para el
abastecimiento de agua en miles de escuelas de México. Es recomendable escalar a nivel nacional estudios de
aprovechamiento de agua de lluvia, a fin de obtener un banco de información útil para la SEP, INIFED, CONAGUA
y demás relacionadas con las tareas de abastecimiento de agua en escuelas de México.
SCALl en sistemas productivos bajo agricultura protegida
La agricultura como sector primario encargado de producir los satisfactores necesarios para la alimentación ha
enfrentado diversas problemáticas. En muchas regiones del país donde las fuentes convencionales del recurso hídrico
son limitadas, la implementación de sistemas de producción bajo agricultura protegida, y en caso particular
invernaderos, también es limitado. Según las cifras reportadas por SAGARPA para el año 2012 indicaron que la
agricultura protegida para México sólo cubrió 20,000 hectáreas divididas en 12,000 hectáreas para invernaderos y
8,000 hectáreas para malla sombra y macro túnel.
Tabla 4. Porcentaje de la agricultura protegida con relación a la agricultura de temporal y riego.
Tipo de Agricultura Superficies (has) % respecto A.
temporal y riego
% respecto A.
riego
Temporal y riego 20,000,000 100.00%
Riego 6,400,000 32.00% 100.00%
Invernaderos 12,000 0.06% 0.19%
Malla sombra y macro túnel 8,000 0.04% 0.13% Nota: Porcentajes estimados en función a valores de superficies reportados por SAGARPA, 2012.
No obstante, los sistemas de producción bajo agricultura protegida han representado una opción eficaz para controlar
las variables climatológicas en los procesos de producción agrícola y han hecho eficiente el uso de espacio, agua y
luz, es necesario plantear alternativas que permitan fortalecer e incrementar la superficie cultivable de estos sistemas
productivos. Una opción que se desea resaltar y replantear como parte de este trabajo, es el aprovechamiento del
agua de lluvia en una fórmula: captación - almacenamiento - riego. Es decir, utilizar la superficie techada de
invernaderos, estructuras para malla sombra y macro túnel como áreas efectivas de captación de agua de lluvia y con
ello almacenar volúmenes importante de agua para riego.
8
Figura 5. Aprovechamiento de agua de lluvia para la agricultura protegida.
Estudios realizados por el autor (Gómez L., 2012 - 2014) han permitido determinar el potencial de aprovechamiento
de agua de lluvia en la agricultura protegida para algunos estados, cuya metodología se puede utilizar para obtener
una base de datos a nivel nacional.
Figura 6. Estudios de potencial SCALl en la agricultura protegida de México.
Tabla 5. Ejercicio de potencial SCALl en sistemas de producción bajo agricultura protegida Cantidad % Superficie
habilitada (m2)
Volumen
captado (m3)
lt/día/hab (para 9.1M
habitantes)
Agricultura protegida, en has 20,000 30% 60,000,000 45,054,000 13.6 Nota: Se consideraron las hectáreas reportadas por SAGARPA, 2012 de agricultura protegida. El 30% de ellas como propuesta de utilización de sus superficies techadas para captar agua de lluvia Una población de 9.1 millones sin acceso de agua potable.
9
Conclusiones
En México, una línea de investigación importante de intensificar y fortalecer es la captación y almacenamiento
de agua de lluvia; es importante explorar su aprovechamiento a mayor escala poblacional y diferentes
aplicaciones: localidad (nivel vivienda y nivel comunidad), escuelas, techados de mercados, naves industriales y
agricultura protegida.
Es necesario trabajar en el tema de estudios de potencial de aprovechamiento de agua de lluvia, aún no se cuenta
con información a nivel regional, estatal y/o nacional sobre el potencial de aprovechamiento de agua de lluvia
para las localidades, escuelas y producción bajo sistemas de agricultura protegida.
Dada la problemática de abastecimiento de agua en muchas comunidades marginadas de México, los SCALl son
alternativas de gran potencial de aplicación porque son capaces de garantizar la disponibilidad de agua y
satisfacer las necesidades básicas en momentos de stress hídrico.
Los sistemas de captación y almacenamiento son alternativas de gran potencial de aplicación para el
abastecimiento de agua en miles de escuelas de México, por lo cual se recomienda escalar su aplicación a nivel
nacional bajo la coordinación y apoyos de la SEP, INIFED y CONAGUA.
Donde la precipitación es limitada, es posible desarrollar esquemas y sistemas bajo agricultura protegida dado
que se pueden habilitar sus techos como áreas efectivas de captación de agua de lluvia y con ello obtener
volúmenes suficientes para las necesidades hídricas de los cultivos.
Referencias Bibliográficas
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Arquitectónico. 2008.
1
LOS MACROINVERTEBRADOS BENTÓNICOS COMO BIOEVALUADORES DE LA
CALIDAD DEL AGUA DE LAS LOS HUMEDALESARTIFICIALES EN EL LAGO DE
PÁTZCUARO, MÉXICO.
BENTHIC MACROINVERTEBRATES AS WATER QUALITY BIOEVALUATORS IN
CONSTRUCTED WETLANDS, PÁTZCUARO LAKE, MEXICO.
Ana Carolina Estrada Carbaja 1
Perla E. Alonso-EguíaLis *2
Armando Rivas Hernández3
Abstract Ecological response of the benthic macroinvertebrates community to treated water was evaluated for two
constructed wetlands of Patzcuaro Lake. Four locations were compared: the environments generated by effluent and
maturation ponds of two constructed wetlands, discharge directly into the lake urban drainage and less impact site
within the lake. Field parameters and associated physicochemical organic load were measured. Emergent properties
of communities, diversity index (Shannon and Brillouin), and Biotic Index of Hilsenhoff were obtained. By Similarity
Index (Jaccard) were analyzed comparative sites, and environmental differences by two-way MANOVA were
evaluated. Environments formed by water from constructed wetlands showed the greatest wealth, abundance,
diversity and values of Hilsenhoff Biotic index indicating better quality. Clusters of similarity values confirmed
differentiation of environments and clear associations between environments effluents generated by artificial
wetlands, such as low impact. The MANOVA for both groups showed significative differences between places and
time. The relationship between physicochemical and macroinvertebrate community associated with constructed
wetlands with the maturation time of the process is discussed through a natural succession. It is concluded that
water from constructed wetlands provides the requirements for developing a macroinvertebrada fauna associated
with conditions of good water quality.
Key words: Benthic macroinvertebrates, constructed wetlands, biomonitoring, Patzcuaro Lake
1 Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas.
2 *Subcoordinación de Hidrobiología y Evaluación Ambiental. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Paseo Cuauhnáhuac
8532. Progreso Jiutepec, Morelos. CP 62550 +527773293665 [email protected] 3 Subcoordinación de Tratamiento de Aguas Residuales. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.
2
Resumen
Se evaluó la respuesta ecológica de la comunidad de macroinvertebrados bentónicos a la oferta de agua tratada por
dos humedales artificiales del lago de Pátzcuaro. Se compararon: los ambientes generados por los efluentes y las
lagunas de maduración de dos humedales artificiales, una descarga de drenaje urbano directa al lago y un sitio de
menor impacto dentro del lago. Se midieron parámetros de campo y fisicoquímicos asociados a carga orgánica. Se
obtuvieron las propiedades emergentes de las comunidades, índices de diversidad (Shannon y Brillouin), e Índice
Biótico de Hilsenhoff. Mediante índices de similitud de Jaccard se analizaron comparativamente los sitios y se
evaluaron las diferencias ambientales mediante MANOVA de dos vías. Los ambientes formados por el agua
proveniente de los humedales artificiales mostraron la mayor riqueza, abundancia, valores de diversidad e índice
Biótico de Hilsenhoff que indicaba mejor calidad. Las agrupaciones de los valores de similitud confirman
diferenciación de ambientes y asociaciones claras entre los ambientes generados por los efluentes de los humedales
artificiales, como los de menor impacto. El MANOVA para rango de dos vías mostró diferencias significativas
espacio-temporal entre localidades y su intersecto. Se concluye que el agua proveniente de los humedales artificiales
ofrece los requerimientos necesarios para el desarrollo de una fauna macroinvertebrada asociada a condiciones de
buena calidad del agua.
Palabras clave: macroinvertebrados bentónicos, humedales artificiales, biomonitoreo, Lago de Pátzcuaro
Introducción:
Los humedales artificiales, ofrecen grandes ventajas en relación a otros tipos de tratamientos de aguas residuales
como los mecanizados, ya que el proceso se basa fundamentalmente en acción microbiana y solar, por lo que
requiere bajo mantenimiento, capacitación sencilla, no producen lodos residuales ni malos olores, se produce
materia prima y son estéticos, por lo que de esta forma se puede dar servicio a zonas rurales. A diferencia de los
humedales artificiales, las plantas mecanizadas de tratamiento de aguas residuales como lodos activados con
biodiscos, aeración extendida, entre otros, presentan costos de operación elevados, requiere remoción de nutrientes y
produce lodos residuales que deben de ser tratados, por lo que duplica los costos del proceso (Rivas et al, 2004).
La forma tradicional de evaluar el desempeño de los humedales artificiales ha sido a través de la medición de las
concentraciones de nitritos, nitratos, fosfatos y DBO y comparándolo con la NOM-001-ECOL-1996; sin embargo, y
debido a que la oferta de agua proveniente de los humedales ingresa directamente a los sistemas acuáticos naturales,
se ve la necesidad de evaluar el impacto que tiene sobre las comunidades biológicas que habitan en ellos. Uno de los
grupos más ampliamente utilizados para evaluar la calidad e integridad de los sistemas acuáticos epicontinentales
son los macroinvertebrados, ya que juegan un papel ecológico de gran importancia al participar en procesos
fundamentales que incluye la biodisposición de la materia orgánica y reciclaje de nutrientes, además de ser
componentes vitales para la cadena alimenticia (Cummins, 1996).El estudio de la comunidad de macroinvertebrados
permite establecer una vigilancia en la calidad del agua de los ambientes acuáticos, así como para el monitoreo de la
condiciones ambientales (Rosenberg y Resh, 1993).A diferencia de otros organismos, los macroinvertebrados
bentónicos ofrecen muchas ventajas en el biomonitoreo debido a propiedades intrínsecas a la biología de esta fauna,
además de muestreo sencillo y poco costoso. Gracias a ello se han desarrollado muchos métodos de análisis de datos
incluyendo índices bióticos y de diversidad, que son utilizados ampliamente en biomonitoreo (Alonso-EguíaLis et
al., 2011).
El lago de Pátzcuaro es uno de los sistemas acuáticos naturales en México con mayor identidad ecológica, histórica,
social, cultural, económica; (Vargas-Velázquez, 2011) actualmente presenta una condición eutrófica y los intentos
por resolver los problemas de incremento de nutrientes ha tenido pocos resultados sobre el lago (Sánchez et al,
2011). El desarrollo de plantas de tratamiento con tecnología alternativa, tales como son los humedales artificiales,
han surgido como una opción viable ante la difícil tarea del control de la contaminación por aguas negras, para
obtener alta eficiencia en la remoción de contaminantes, de manera práctica, sencilla y de menor costo ante esta
problemática. El Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA) instaló dos humedales artificiales de tipo SFS.
Uno en el municipio de Tzintzuntzan en la comunidad de Cucuchucho y otro en el municipio de Quiroga en la
comunidad de Santa Fe de la Laguna. Estos humedales están diseñados para remover sólidos suspendidos (SSt),
materia orgánica (DBO5), nitritos (NO2-), nitratos (NO3
-) y fosfatos totales (Pt) así como el 100% de parásitos
presentes en el agua residual (Rivas et al, 2004 y 2005). Los análisis de calidad del agua para estos sistemas no
3
rebasan los límites establecidos por la NOM-001-ECOL-1996. Por ello el objetivo general de este trabajo fue
determinar mediante la respuesta ecológica de la comunidad de macroinvertebrados bentónicos, la calidad del agua
proveniente de las plantas de tratamiento de humedales artificiales en el lago de Pátzcuaro, Michoacán, construida
durante los años 2004 y 2005.
Metodología:
Se seleccionaron cuatro localidades bajo el criterio de máximo a mínimo impacto y que corresponde: 1) plantas de
tratamiento de humedales (Cucuchucho y Santa Fe de la Laguna) que nosotros clasificamos de manera general con
dos tipos de ambientes con capacidad de desarrollar macroinvertebrados bentónicos: a) La laguna de maduración que
forma parte del proceso de depuración del agua tratada en tratamiento y al que llamamos ambiente artificial y b) el
ambiente generado por el efluente de cada humedal de tratamiento y al que denominamos ambiente natural; 2) salida
directa al lago de una descarga urbana municipal de agua sin ningún tipo de tratamiento (Tzitzuntzan) y 3) sitio
natural de menor impacto dentro del lago (Oponguio) de acuerdo a los análisis previos Alonso-EguíaLis y Huerto
(2005).
Se realizaron cuatro periodos de muestreo durante el periodo 2006-2007. En cada estación se midieron los siguientes
parámetros fisicoquímicos: Conductividad (µS cm-1
), Temperatura del agua (ºC), Oxígeno disuelto (mg l-1
),
Salinidad (mg l-1
) y pH, mediante un multiprametro YSI86 y un potenciómetro ORION 210A. Para la determinación
de la carga de nutrientes como Nitritos (NO2-), Nitratos (NO3
-), Fosfatos totales (P tot) y DBO5, se siguió los
procedimientos acreditados de calidad del laboratorio del IMTA.
El muestreo de los macroinvertebrados se realizó bajo el criterio multihábitat (Barbour et al. 1999) La captura de los
organismos se llevó a cabo mediante redes de cuchara con malla de 0.5 mm, abarcando un área de 1m2 en cada
arrastre. La identificación taxonómica se llevó a nivel género. Se obtuvieron las propiedades emergentes de las
comunidades de macroinvertebrados. Se calcularon los Índices de Shannon-Wierner (H’), Brillouin (HB) y
equitatividad de Brillouin. Se calculó el Índice Biótico de Hilsenhoff (1988) para evaluar calidad del agua, basado
en los valores de tolerancia reportados por Barbour et al. (1999). Para conocer si las comunidades de
macroinvertebrados responden diferencialmente a los ambientes estudiados, se aplicó un análisis de similitud de
Jaccard, (Magurran, 1989).. Mediante el programa MVSP. Finalmente con el fin de determinar las variaciones
espacio-temporales entre sitios, se aplicó un análisis MANOVA de dos vías (localidad y tiempo).
Resultados:
De acuerdo a la NOM-001-ECOL-1996 (requerimientos para la vida acuática), las características fisicoquímicas para
cada uno de los sitios (tabla 1) Indican que para el humedal Cucuchucho. Los valores de fosfatos totales se salen de
la norma en el mes de marzo y el DBO5 en el mes de mayo. Para el humedal Tzintzuntzan los valores de fósforo
total salen de la norma excepto en el mes de mayo y el DBO5 en el mes de mayo. Oponguio (sitio dentro del lago)
los nitritos, nitratos y fósforo total se encuentran por debajo de los valores máximos permitidos, mientras que la
descarga de Tzintzuntzan.los valores de fósforo total se salen de la norma principalmente en marzo de y los valores
de DBO5 salen de la norma en los meses de mayo y marzo. En total se colecto 42,869 organismos, pertenecientes a
70 géneros, 56 familias y 19 órdenes En el tabla 2 se muestran las riquezas y abundancias de cada localidad.
El máximo valor de diversidad lo presenta Santa Fe con valor de 2.4 y le sigue Cucuchucho con un valor de 2.3,
ambos comparten la misma equitatividad de 0.6. En cambio para el ambiente artificial de SF cuenta con en el valor
más bajo de diversidad 0.27 y una equitatividad de 0.1. En cuanto Opo y Tzin presentan un valor de diversidad muy
similar (1.8), siendo Tzin el que posee una mayor equitatividad con un valor de 0.7. (Tabla3)
El análisis de similitud mostró dos agrupaciones principales, la primera conformada por los ambientes generados
por los efluentes del agua tratada de los humedales con una similitud de 0.609, uniéndose a este grupo la localidad de
Oponguio con un valor de 0.450 y el ambiente artificial de la localidad de Cucuchucho con un valor de 0.415. El
segundo grupo se encuentra conformado por Tzintzuntzan y el ambiente artificial de Santa Fe con una similitud de
0.252 (figura 1).
4
Tabla 1: Condiciones fisicoquímicas de cada una de las localidades de estudio
Variable Sitio Promedio Mínimo Máximo Desv. Est C de var.%
T
°C
1 20.18 12.6 30.3 4.2 23.5
2 23.8 19.4 33.0 3.4 8.06
3 25.9 23.0 28.0 2.1 9.04
4 17.0 13.7 18.6 2.0 13.09
Conduct
µS/cm
1 746.3 358.0 1630.0 316.8 47.09
2 794.4 100.0 1094.0 291.4 44.29
3 936.8 852.0 981.0 51.8 6.18
4 552.5 196.0 796.0 230.8 46.70
Oxígeno
Disuelto
mg/l.
1 3.2 0.0 12.0 3.6 97.15
2 4.2 0.1 15.6 4.6 91.45
3 8.6 0.0 19.9 7.4 96.22
4 1.1 0.3 2.9 1.1 110.50
Salinidad
mg/l
1 0.4 0.2 0.6 0.1 28.41
2 0.4 0.4 0.5 0.0 10.88
3 0.4 0.4 0.5 0.0 11.76
4 0.3 0.1 0.5 0.2 52.55
pH
1 7.4 6.1 8.7 0.8 8.59
2 8.5 6.5 10.4 1.3 12.80
3 8.9 8.1 9.3 0.5 5.91
4 7.1 6.6 7.5 0.4 5.77
NO2
mg/l
1 0.0 0.0 0.1 0.0 122.08
2 0.5 0.0 1.6 0.7 147.15
3 0.0 0.0 0.0 0.0 91.98
4 0.0 0.0 0.1 0.0 199.71
NO3
mg/l
1 0.6 0.0 1.5 0.6 117.45
2 0.5 0.1 1.0 0.3 71.88
3 0.2 0.0 0.4 0.2 106.96 %
4 0.8 0.0 1.9 0.7 103.35
Ptot
mg/l
1 5.8 2.0 10.4 3.9 66.21
2 6.2 3.8 7.9 1.6 29.22
3 1.5 0.1 5.4 2.3 174.18
4 9.2 0.6 17.4 7.8 94.79
DBO5
mg/l
1 72.07 18 177 90.89 126.12
2 42.83 13.60 88.90 40.37 94.26
3 4.94 3.00 8.44 3.04 61.57
4 91.87 9.32 177.00 83.87 91.29
1.Efluente Humedal artificial Cucuchucho, 2. Efluente del humedal artificial Santa Fe, 3. Oponguio, 4. Tzintzuntzan.
5
Tabla2. Riqueza taxonómica por ambientes y localidades.
Localidad Ambientes Familia Género Abundancia
Cucuchucho
Salida 44 56 11,000
laguna maduración 27 29 13,300
Santa Fe
Salida 38 47 4,997
laguna maduración 11 15 7,056
Oponguio Natural 29 34 6,014
Tzintzuntzan Natural 12 13 502
Tabla 3 Índices calculados para la comunidad de macroinvertebrados por localidades
Localidad Ambientes Riqueza H' EH' HB EHB IBH
Calidad de acuerdo
al Índice Biótico
Cucuchucho
Salida 56 2.277 0.566 2.265 0.565 7.29 Regular Pobre
laguna maduración 29 1.03 0.306 1.026 0.305 6.32 Regular
Santa Fe
Salida 47 2.391 0.621 2.371 0.621 7.31 Regular Pobre
laguna maduración 15 0.275 0.102 0.272 0.101 7.39 Regular Pobre
Oponguio Total 34 1.796 0.509 1.784 0.509 6.69 Regular Pobre
Tzintzuntzan Total 13 1.847 0.72 1.798 0.719 7.43 Regular Pobre
H’, Índice de Shannon-Wienner; EH’, Equitatividad de Shannon; HB, Índice de Brillouin; EHB, Equitatividad de
Brillouin; IBH, Índice Biótico de Hilsenhoff.
Figura 1. Dendrograma de similitud de Jaccard de la comunidad de macroinvertebrados
El análisis MANOVA de dos vías (localidad y tiempo) previa estandarización de datos mostró diferencia
significativa (α= 95%), entre los factores localidades (F=4.938957, p=0.000060), tiempo (F= 3.473393, p=0.001334)
y la interacción entre ellos (F=3.473393 , p=0.012063)
Conclusiones:
Las condiciones fisicoquímicas tanto del lago como de los ambientes creados por las plantas de tratamiento de los
humedales, corresponden a sistemas con características de eutrofización y alcalinidad importante, lo cual corrobora
lo reportado anteriormente en Pátzcuaro. Las variables que están siendo determinantes para la respuesta ecológica de
las comunidades en este estudio fueron principalmente el pH con una alta alcalinidad, así como alto contenido de
fosfatos en ambientes no tratados. La comunidad de macroinvertebrados de los sistemas naturales generados por las
6
aportaciones de las aguas de los humedales artificiales, indican presencia de sistemas con organismos tolerantes a la
contaminación, pero cuyas riqueza y diversidad son altas y mayores que incluso dentro del mismo lago por lo que se
concluye que estos ambientes son más aptos aún que el sitio de menor impacto dentro del lago. La presencia de
especies raras y con valores bajos de tolerancia a la contaminación, son un indicio de que el sistema puede ser
restaurado si se continúan las prácticas de disminuir los contaminantes al sistema. Se establece que para hacer una
evaluación real de las condiciones de los sistemas tratados, se debe usar una integración de varias metodologías que
involucren las diferentes respuestas de los macroinvertebrados, como son los índices de diversidad aunados a los
índices bióticos. Se resalta también la importancia de considerar el tipo de muestreo multihábitat como un factor
preponderante para la obtención de resultados confiables.
Las lagunas de maduración demostraron ser sistemas con capacidad de sucesión ecológica natural a través del
tiempo, generando con ellos ambientes fácilmente colonizables por organismos macrobénticos que a su vez se
integran a los procesos de disminución de carga orgánica y mejora de la calidad del agua ofertada al lago de
Pátzcuaro. Se muestra que la comunidad de macroinvertebrados responden diferencialmente a los ambientes
generados por el agua tratada proveniente de los humedales artificiales, a una localidad de menor impacto dentro del
lago y la descarga de aguas residuales municipales directa al lago. En este estudio se aporta una metodología para la
evaluación de la eficiencia de las plantas de tratamiento de humedales artificiales, que refleja la respuesta ecológica
real de los macroinvertebrados a la calidad del agua ofertada y vertida en los sistemas naturales. Los resultados aquí
mostrados sugieren la necesidad de continuar con estos monitoreos de manera permanente, lo que permitirá observar
con mayor claridad la sucesión natural de los fisicoquímicos y de la comunidad que se desarrolla en estos ambientes.
Asimismo, se sugiere que se realice la comparación con los ambientes generados por los efluentes de las plantas de
tratamiento mecanizadas. Por todo lo anteriormente mencionado se concluye que los humedales artificiales son una
tecnología eficaz y de alto beneficio ambiental.
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1
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA PLUVIAL PARA
UTILIZAÇÃO NAS ATIVIDADES AVÍCOLAS E SUINÍCOLAS NA REGIÃO DO
COREDE-SERRA, BRASIL
EVALUATION OF THE POTENCIAL OF CAPTURE RAIWATER FOR USE IN POULTRY AND
SWINE FARMING OF COREDE-SERRA, BRAZIL
Sofia Helena Zanella Carra 1*
Indianara Donazzolo 1
Denise Peresin 1
Kira Lusa Manfredini 1
Vania Elisabete Schneider 1
Abstract The high water consumption in regions with intensive animal production, in addition to poor water management
programs, has reduced the availability of this resource, both surface and groundwater sources. In order to create an
alternative to minimize the impacts of these activities and enables them in the future, the present study aimed to
evaluate the potential of capturing rainwater from the roofs of properties located in the poultry sheds and pig
activities, the Regional Council area Development of Serra (Serra-COREDE) - Rio Grande do Sul, Brazil, for use in
animal watering. The methodology included collecting data regarding the size of the herd of pigs and birds of
COREDE Sierra region, estimated water consumption by livestock, average size of sheds poultry pigs, roof area and
rainfall. The results showed that the system of collection of rainwater for swine production would supply only 54.52
% of the water demand of this creation , while for poultry totally would supply the demand , no longer using 764,04
m³ / year of water for the watering of broilers and 1095 m3/year of water for watering of laying hens , water
originating from surface and underground water resources . The use of rainwater has proved a viable alternative
due to the low energy cost associated with the proximity between abstraction and consumption and is also attractive
as a measure to minimize impacts on runoff , with consequent reduction of erosion and silting of water courses .
Key Words: Intensive livestock farming, reducing environmental impact, water resource.
1 Instituto de Saneamento Ambiental (ISAM), Universidade de Caxias do Sul, Brasil.
2
Resumo O elevado consumo de água nas regiões de produção animal intensiva, aliado à falta de programas de gestão da água,
vem reduzindo a disponibilidade deste recurso, tanto de fontes superficiais quanto subterrâneas. Com vistas a criar
uma alternativa para minimizar os impactos destas atividades e viabilizá-las futuramente, o presente trabalho teve
por objetivo avaliar o potencial de captação de água pluvial pelos telhados dos galpões das atividades avícolas e
suinícolas, das propriedades localizadas na região do Conselho Regional de Desenvolvimento da Serra (COREDE-
Serra) - Rio Grande do Sul, Brasil, para uso na dessedentação animal. A metodologia incluiu a coleta de dados
referentes ao tamanho do rebanho de suínos e aves da região do COREDE Serra, estimativa de consumo de água
pelos rebanhos, tamanho médio dos galpões de criação de aves de suínos, área de telhado e de precipitação. Os
resultados apontaram que o sistema de captação de água pluvial para a atividade suinícola supriria apenas 54,5% da
demanda hídrica desta criação, enquanto para a avicultura supriria totalmente a demanda, deixando de utilizar 764,04
m³/ano de água para a dessedentação das aves de corte e 1095 m3/ano de água para a dessedentação das aves de
postura, oriundas de recursos hídricos superficiais e subterrâneos. O aproveitamento da água pluvial tem se mostrado
uma alternativa viável, devido ao baixo custo energético, associado à proximidade entre captação e consumo, sendo
também atraente como medida de minimização de impactos no deflúvio, com consequente redução da erosão e do
assoreamento dos cursos hídricos.
Palavras chave: criação animal intensiva, recursos hídricos, redução do impacto ambiental.
Introdução
A cada ano, a participação do Brasil no mercado internacional de proteína animal vem crescendo, com destaque para
a produção de carne bovina, suína e de frango, conforme informações do Mapa (Brasil, 2011 apud IPEA, 2012). De
acordo com o MAPA (2014), a avicultura brasileira apresenta altos índices de crescimento, tornando-se o terceiro
produtor mundial e líder em exportação.
Presentes em todo território brasileiro, as criações de frango e de suíno tem destaque na região sul. De acordo com a
Pesquisa Agrícola Municipal do IBGE, o Rio Grande do Sul registrou em 2011 a produção de 149.334.973 cabeças
de aves (SEPLAG, 2014) e, de acordo com a Pesquisa Agrícola Municipal do IBGE (2011), a região sul do Brasil
registrou a produção de 5.677.515 cabeças de suínos.
O elevado consumo de água nas regiões de produção animal intensiva, aliado à falta de programas de gestão da água,
vem reduzindo a disponibilidade deste recurso, tanto de fontes superficiais quanto subterrâneas. Por ser um
componente essencial para a sobrevivência humana e animal, a água é um recurso limitado, portanto, deve ser usada
de forma racional (OLIVEIRA, 2012). A água tem suma importância no desenvolvimento das aves, visto que de
53% a 63% do corpo das aves é constituído de água, sendo que as aves mais jovens possuem uma porcentagem
maior de água corporal, diminuindo essa proporção com o crescimento; machos tendem a possuir mais água corporal
do que fêmeas, devido à maior proporção de massa muscular (alta quantidade de água) em relação à gordura
corpórea (baixa quantidade de água) (PALHARES, 2011).
Na atividade de suinocultura, a quantidade de água não consumida ou desperdiçada pode ser igual e até maior do que
a efetivamente consumida pelos animais. O consumo de água diária é difícil de ser estabelecido, uma vez que, além
da quantidade diária necessária à sobrevivência dos animais, outros usos também devem ser considerados como, por
exemplo, higiene de instalações e equipamentos, banheiros, vestiários e aspersores. O consumo também varia com a
dieta (alimentos com alta concentração de aminoácidos, necessitam mais água), com o regime de alimentação (o pico
máximo em suínos de crescimento-terminação ocorre em torno do arraçoamento) tipo de piso (maior consumo para
pisos sem cama) e com a temperatura ambiente (no verão a demanda é maior que no inverno), entre outros
(OLIVEIRA, 2004).
3
A água utilizada nas criações animais é captada geralmente de fontes superficiais, poços rasos ou poços tubulares
sem preocupação quanto à sua quantidade, o que pode comprometer a disponibilidade de água em épocas de
estiagem, afetando as diversas atividades que fazem uso desta. Neste contexto, a água pluvial captada e armazenada
nos telhados dos galpões das criações de aves e suínos apresenta-se como uma opção para auxiliar no atendimento da
demanda hídrica nas propriedades rurais, ao mesmo tempo que contribui com a redução do impacto no deflúvio.
Objetivo
O presente trabalho teve por objetivo avaliar o potencial de captação de água pluvial pelos telhados dos galpões das
atividades avícolas e suinícolas, das propriedades localizadas na região do Conselho Regional de Desenvolvimento
da Serra (COREDE-Serra) - Rio Grande do Sul, Brasil.
Metodologia
Através do projeto “Saneamento no meio rural - avaliação das atividades suinícolas e impactos da qualidade da água
na região de abrangência do COREDE-Serra - projeção de cenários e perspectivas", iniciado no ano de 2012,
realizou-se o levantamento do rebanho de suínos presente nos trinta e dois municípios localizados na região nordeste
do estado do Rio Grande do Sul, região de geoabrangência do COREDE-Serra. A região do COREDE-Serra abrange
uma área de 6.949 km2 e uma população de 869.509 habitantes (FEE, 2011). A quase totalidade do território do
COREDE-Serra insere-se na Bacia Hidrográfica Taquari-Antas, conforme apresentado na Figura 1, a qual drena uma
área de 26.428 km².
Figura 1. Localização do COREDE-Serra e da Bacia Hidrográfica Taquari-Antas
Fonte: ISAM/UCS (2013)
As informações acerca do tamanho do rebanho suíno, correspondente ao ano de 2012, nos municípios estudados,
foram disponibilizadas pela Secretaria da Agricultura, Abastecimento e Pecuária (SEAPA) do Estado do Rio Grande
do Sul. Para estimar a demanda hídrica para dessedentação dos suínos utilizou-se a metodologia proposta por
Bodman (1994) apud Perdomo (2001), onde considera-se o número total de animais em cada fase de criação e
multiplica-se por um consumo diário médio de água obtendo, assim, o consumo total por dia, sendo: matrizes
(23,3 L/animal.dia), leitões/terminação (5 L/animal.dia) e machos (13 L/animal.dia).
Para calcular o potencial de captação de água pluvial para utilização na dessedentação dos suínos, foi estimado o
tamanho médio de um galpão para a pratica da suinocultura, conforme observado na região do COREDE-Serra, onde
predominam criações de pequeno porte. Desta forma, considerou-se um galpão de criação com área de 1.000 m2,
com área superficial de captação de 1.150 m². Neste galpão os animais foram distribuídos como: matrizes (8,5%),
leitões/terminação (91%) e machos (0,5%), conforme a porcentagem média destes animais e suas respectivas fases
4
de criação disponibilizados pela SEAPA (2012). Em relação à densidade de animais por fase de criação, foram
consideradas: 0,33 matrizes por m2, 1,5 leitões/terminação por m
2 e 0,33 machos por m
2 (AMARAL, 2006).
O rebanho de aves foi definido através das informações disponibilizadas pelo IBGE (2011). O consumo de água para
dessedentação das aves foi calculado multiplicando o número de aves de corte por 0,17 L/animal.dia e o número de
aves de postura por 0,25 L/animal.dia, conforme proposto pela EMBRAPA (2005). Para calcular a área superficial
de captação e o volume de água captado para a dessedentação das aves foi estimado o tamanho médio de um galpão
para a pratica da avicultura, conforme observado na região do COREDE-Serra. Desta forma, considerou-se um
aviário com dimensões de 100 metros de comprimento e 16 metros de largura, densidade de 10 aves por m2 e telhado
de duas águas.
De acordo com Ferri (2012), a precipitação média na bacia Hidrográfica Taquari-Antas é de 1.600 mm/ano, valor
este utilizado nos cálculos realizados. Foi utilizado o coeficiente de runoff de 0,8. A partir dos dados de consumo
diário de água necessário para as atividades de suinocultura e avicultura e o volume máximo de água pluvial captada,
obteve-se a potencialidade da captação de água pluvial em substituição as fontes superficiais e subterrâneas.
Resultados
De acordo com a SEAPA (2012), o rebanho suíno no COREDE-Serra é composto no total por 453.379 animais,
somando as fases de criação: cachaços, leitões/terminação e matrizes. A Tabela 1 apresenta o número de suínos por
fase de criação.
Tabela 1. Suínos por fase de criação no COREDE-Serra
Unidade de referência Cachaços Leitões/terminação Matrizes
COREDE-Serra 1.876 412.757 38.746
Fonte: SEAPA (2012)
Considerando a quantidade de água consumida pelos suínos em cada fase e o rebanho total, estimou-se um total de
2.988 m³/dia, ou 1.090.620 m³/ano, de água necessária para a dessedentação do rebanho suíno total. Com base na
distribuição proposta e apresentada na metodologia referente a porcentagem do rebanho suíno, em um galpão de
1.000 m2, o rebanho alojado seria de 1.137 animais, sendo 97 matrizes, 1.035 leitões/terminação e 6 machos,
totalizando um consumo de água para dessedentação animal estimado em 7,50 m3/dia.
Analisando a precipitação média na Bacia Hidrográfica Taquari-Antas, a área de captação do telhado (1.150 m2) e o
coeficiente de escoamento superficial (0,8), referente às telhas corrugadas de metal (TOMAZ, 2011), o volume de
água pluvial captada por galpão seria de 4,03 m3/dia. Subtraindo o valor estimado da quantidade de água consumida
pelo rebanho suíno e o volume de água pluvial captada, observou-se que a captação supriria aproximadamente 54,5%
da demanda necessária para dessedentação do rebanho.
A Tabela 2 apresenta o rebanho de aves no COREDE-Serra de acordo com o IBGE (2011).
Tabela 2. Número de aves no COREDE-Serra
Unidade de referencia Aves N° de aves
COREDE-Serra Postura 4.867.958
Corte 34.149.677
Fonte: IBGE (2011)
5
De acordo com o IPEA (2012), as aves de corte apresentam um tempo de permanência de 47 dias por ciclo,
totalizando, em média, 6 ciclos por ano enquanto as aves de postura apresentam um tempo de permanência de 413
dias. Considerando as informações citadas na metodologia, para a captação de água pluvial em um aviário com 1.600
m2, a área superficial para captação corresponde a 1.750 m
2 para os dois lados do telhado e 875 m
2 para cada um dos
lados dos telhados do aviário. Com base nestes valores e a precipitação da região o volume total de água coletado por
cada galpão apenas em um lado do telhado é de 1.120 m3/ano e 2.240 m
3/ano para os dois lados.
Considerando as dimensões do aviário proposto bem como a capacidade máxima de aves, obteve-se um consumo de
água de 764,04 m3/ano para aves de corte e 1.095 m
3/ano para aves de postura, para cada aviário. Observa-se que a
captação de água pluvial em apenas um lado do telhado do aviário supriria a demanda de água para dessedentação
das aves de corte ao passo que, para a dessedentação das aves de postura, seria necessário captar água nos dois
telhados, considerando que cada criação seja realizada em um galpão.
Discussão
Conforme demonstrado nos resultados e discussões, a captação das águas pluviais para utilização nas atividades
avícolas e suinícolas na região do COREDE, se mostraram plenamente satisfatórias, tendo em vista o potencial de
suprimento de água em períodos de estresse hídrico, o que representa grandes vantagens para o meio ambiente e os
recursos hídricos, pelos volumes de água que deixarão de ser captados diretamente das fontes superficiais e
subterrâneas, além de contribuir com a redução de deflúvios, do transporte de resíduos poluentes, de sedimentos e do
assoreamento dos cursos hídricos. É uma experiência que pode ser replicada em empreendimentos rurais; inspirar
utilizações no meio urbano do mesmo gênero.
Ressalta-se que esta avaliação foi realizada com base em um tamanho de galpão de criação de aves e suínos médio,
estimado conforme observado na região do COREDE-Serra. O ideal seria fazer um estudo em cada propriedade,
visto que a quantidade de animais bem como as dimensões dos galpões podem sofrer alterações, refletindo na
demanda e na captação de água pluvial.
Programas do governo brasileiro de incentivo ao crédito, como o PRONAF (Programa Nacional de Fortalecimento
da Agricultura Familiar), apresentam linhas de crédito para investimentos em sistemas de captação e água da chuva,
tornando este um investimento viável para as pequenas propriedades rurais. Todavia, a conscientização dos
agricultores e pecuaristas quanto aos benefícios da captação e água da chuva, no qual a redução do impacto
ambiental é global e não local, não atinge a todos. Isto pode ser observado avaliando as poucas propriedades que
investem nestes sistemas no Brasil.
Referências bibliográficas
Ferri, G. A.; et al (2012). A história da bacia hidrográfica Taquari-Antas. 1 ed. Lajeado: Ed. da Univates.
Fundação de Economía e Estatística (2011). COREDE-Serra. Disponível em:
<http://www.fee.tche.br/sitefee/pt/content/resumo/pg_coredes_detalhe.php?corede=Serra>. Acesso em: 28 outubro 2013
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2011). Pesquisa Pecuária Municipal.
Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (2012). Diagnóstico dos Resíduos Orgânicos do Setor Agrossilvopastoril e
Agroindústrias Associadas. Brasília.
Oliveira, P.A (2012). Aproveitamento da Água da Chuva na Produção de Suínos e Aves. Concórdia: Embrapa Suínos e Aves.
Oliveira, P.A (2004). Uso racional da água na suinocultura. Concórdia: Embrapa Suínos e Aves.
Perdomo, C. C. et al (2001). Produção de Suínos e Meio Ambiente. Seminário Nacional de Desenvolvimento da Suinocultura.
Gramado. 8-24.
Secretaria Estadual de Agricultura, Pecuária e Abastecimento do Estado do Rio Grande do Sul (2012). Informações sobre os
rebanhos do COREDE-Serra. Secretaria de Planejamento, Gestão e Participação Cidadã (2014). Atlas socioeconômico. Rio Grande do Sul. Suínos.
Tomaz, P. Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis. Navegar Editora. São Paulo, 2011.
1
MODELO DE TRANSFERENCIA PARA LA ADOPCIÓN DE TECNOLOGÍAS DE
COSECHA DE AGUA DE LLUVIA PARA CONSUMO HUMANO EN EL ALTIPLANO
NORTE DE MÉXICO
MODEL FOR TECHNOLOGY TRANSFER TO ENSURE ADOPTION OF TECHNOLOGIES
FOR RAIN WATER HARVESTING FOR HUMAN CONSUMPTION
*Manzano Mario G.
1
Loera, Iris; 2
López, Thania; 3
Cantú, Jorge; 4
Miranda, Rosalva. 4
Abstract The Water and Life Program of Tecnológico de Monterrey is a case of successful technology transfer, in the
sustainable management of rain water through the established demonstration module in the Ejido San Felipe of the
Municipality of Dr. Arroyo, in the south region of the state of Nuevo Leon, Mexico. From this case and with the
support of methodological approaches to the reverse engineering, it is proceeded to document the success or failure
of the projects for the promotion of this technology for the harvesting of rain water for human consumption, carried
out starting from the 1970s, funded and executed by various levels of government, primarily by the National
Commission of Arid Zones (CONAZA). The aim of this study was to obtain information as a basis for defining
elements that structure a model, with application or practical tool and that could be replicated in any rural
community of the country, where there is an interest to establish rain water harvest technologies for human
consumption. The model for technology transfer of Sustainable Rural Development (TTDRS) generated, considers
the active participation of the community in all stages of the transfer process and sets actions for which the
technology supplier raised "exit strategies" since the start of the project, to achieve impact in a sustainable manner
in rural development, avoiding any dependency ratio during operation of the completed work. It is concluded that
the transfer of technology should be approached from a holistic point of view, since the decision about the products
and/or services to transfer, to results that are reflected in the sustainability of the peasants and, of course, against
the suppliers that could be academic institutions, research centers or government agencies.
Key Words: transfer model, rural communities, water harvesting, water sufficiency,.
1 Centro del Agua. Tecnológico de Monterrey – Campus Monterrey. Ave. Eugenio Garza Sada 2501 Sur. Monterrey, N. L. 64849. 2 Programa Maestría en Sistemas Ambientales. Tecnológico de Monterrey – Campus Monterrey. Ave. Eugenio Garza Sada 2501 Sur. Monterrey,
N. L. 64849. 3 Programa Doctorado en Ciencias de Ingeniería, especialidad Sistemas Ambientales y Energía. Tecnológico de Monterrey – Campus Monterrey. Ave. Eugenio Garza Sada 2501 Sur. Monterrey, N. L. 64849. 4 Centro de Calidad Ambiental. Tecnológico de Monterrey – Campus Monterrey. Ave. Eugenio Garza Sada 2501 Sur. Monterrey, N. L. 64849.
2
Resumen
El Programa Agua y Vida del Tecnológico de Monterrey supone un caso de éxito de transferencia de tecnología, en
el manejo sostenible del agua de lluvia, el módulo demostrativo establecido en el Ejido San Felipe del Municipio de
Dr. Arroyo, región sur del estado de Nuevo León. A partir de este caso exitoso y con el apoyo de criterios
metodológicos de la ingeniería inversa, se procedió a documentar el éxito o fracaso de los proyectos de promoción de
esta tecnologías para la cosecha de agua de lluvia para consumo humano, llevados a cabo a partir desde la década de
1970, financiados y ejecutados por diversas instancias de gobierno, principalmente por la Comisión Nacional de
Zonas Áridas (CONAZA). El objetivo del estudio fue obtener información como base para definir elementos que
permitieran estructurar un Modelo con aplicación práctica y que pudiera ser replicado en cualquier comunidad rural
del país, en la cual se quisiera establecer la cosecha de agua de lluvia para consumo humano. El Modelo de
Transferencia de Tecnología de Desarrollo Rural Sustentable (TTDRS) generado, considera la participación activa
de la comunidad en todas las etapas del proceso de transferencia y establece acciones para que el proveedor de la
tecnología plantee “estrategias de salida” desde el inicio del proyecto, para lograr impactar de manera sostenible en
el desarrollo rural, evitando cualquier relación de dependencia durante la operación de la obra terminada. Se
concluye que la transferencia de tecnología debe abordarse desde un punto de vista integral, desde la decisión sobre
los productos y/o servicios a transferir, hasta la obtención de resultados que se vean reflejados en la sostenibilidad de
los campesinos y por supuesto de los proveedores.
Palabras clave: autosuficiencia de agua, comunidades rurales, cosecha de agua, modelo de transferencia,
Introducción
El programa Agua y Vida es un proyecto de investigación y extensión del Tecnológico de Monterrey - Campus
Monterrey, nace el 19 de enero de 1996 y se desarrolla en el ejido San Felipe municipio de Doctor Arroyo, N. L. El
plan fue diseñado e implementado en sus primeras etapas por el Dr. Hugo Velasco Molina (qepd), director del
mismo, quien desde una perspectiva técnica y una visión filantrópica, dio inicio a las actividades con los miembros
del ejido San Felipe.
Este programa nace con el objetivo fundamental de introducir, para su adopción, una nueva cultura del agua en el
medio rural ejidal de las zonas áridas y semiáridas de México, implementando tecnologías para hacer un uso
sostenible del agua de lluvia para consumo humano y de actividades productivas sostenibles, funcionando así, como
detonador del desarrollo rural regional.
La presente investigación se enfoca en proyectos de promoción de la tecnología generada y validada en el ejido San
Felipe, para la cosecha de agua de lluvia para consumo humano, llevados a cabo a partir de la década de 1970,
financiados y ejecutados por diversas instancias de gobierno, principalmente por la Comisión Nacional de las Zonas
Áridas (CONAZA). Esta tecnología se difundió, además de Nuevo León, en comunidades rurales de los estados de
Zacatecas, San Luis Potosí, Coahuila, Aguascalientes, Oaxaca, Chihuahua principalmente. El presente estudio se ha
enfocado en revisar los casos de la región del sur de Nuevo León, en el municipio de Dr. Arroyo, una de las regiones
más secas y con mayor pobreza del país. En estas localidades se establecieron sistemas para la cosecha de agua de
lluvia desde los 70’s. El programa comprendía la promoción y construcción de obras físicas con el objetivo de
subsanar la escasez natural de agua y mejorar la calidad de vida de los pobladores de la comunidad. En las zonas con
escasez de agua, se requiere de amplios conocimientos técnicos para aprovechar adecuadamente la escasa
precipitación caída y la pequeña escorrentía generada. A lo largo del tiempo, en las zonas áridas y semiáridas se han
desarrollado diversas técnicas, que pueden agruparse en el nombre genérico de “cosecha o recolección de agua”
Mongil y Martínez (2007). Los sistemas de captación/cosecha del agua de lluvia cumplen un papel importante en
satisfacer las necesidades domésticas, en la producción agrícola y pecuaria y en el uso industrial en todos los
ecosistemas, Anaya y Chavarrias (2006). La tecnología consistente en captar agua de lluvia y almacenarla sin
pérdidas por infiltración e impidiendo a un máximo el fenómeno de evaporación, en dispositivos diseñados
específicamente para este propósito, se le denomina cosecha de agua de lluvia, Velasco (1984). Dentro de los
dispositivos especialmente diseñados para el abastecimiento de agua para consumo humano, ocupan primordial
importancia las “trampas de agua de lluvia” y los “techos cuenca”, Siegert (1994). Una trampa de agua para la
cosecha de agua es un sistema diseñado para captar y almacenar el agua de lluvia y conservarla de buena calidad.
3
Está compuesto básicamente por un área de contribución y una cisterna de almacenamiento conectadas directamente,
está circundada por una cerca y un bordo de protección; un pluviómetro, la tubería, la alimentación del filtro y la
válvula de salida o servidor para el consumo humano y/o animal (Velasco, 1984).
El objetivo del presente trabajo fue estructurar un modelo de transferencia de conocimiento y tecnología que sea
replicable en cualquier comunidad rural de zonas áridas del país, para la inducción de tecnologías de cosecha de agua
de lluvia para consumo humano. Ello implicó identificar posibles sesgos o fallas en el proceso de transferencia de la
tecnología de cosecha de agua de lluvia en las localidades estudiadas. Con la ayuda de los criterios de la ingeniería
inversa, se deriva un modelo que se propone como fundamento en los procesos de transferencia de sistemas para la
cosecha de agua de lluvia para consumo humano, como alternativa sostenible de solución a la falta de abasto de
agua.
Metodología
La metodología empleada consistió en recopilar información y datos relevantes sobre el caso de estudio por medio
de encuestas. Este punto abarca las entrevistas realizadas a los comisariados de las localidades seleccionadas, en
donde hubo transferencia de la tecnología denominada: sistemas de cosecha de agua de lluvia para consumo
humano. Durante el proceso de la entrevista se documenta en la encuesta aplicada la percepción de los habitantes de
las localidades estudiadas, quienes han recibido o colaborado en la implementación de las tecnologías existentes, su
funcionamiento y su estatus actual. Asimismo, se incluye la interpretación de la observación hecha por el
encuestador, profesionales y especialistas en el tema, quienes participaron en la visitas de campo. Finalmente, el
análisis fue reforzado con la documentación que se obtuvo de diversas fuentes bibliográficas.
Para el área de trabajo, INEGI especifica una isoterma de 18°C; una precipitación promedio anual de 400 mm y una
altitud de 1750 msnm. Una vez elaborado el cuestionario se procedió a determinar la muestra, que consistió en nueve
localidades (Figura 1): Emiliano Zapata, Santa Rita, Lagunita y Ranchos Nuevos, El Sitio, San Pablo, Estanque
Nuevo, San Felipe, Refugio de Cedillo y Meza de González, todo ellos del municipio de Dr. Arroyo, N. L., en las
cuales se encontró evidencia de la tecnología transferida (sistemas para la cosecha de agua de lluvia para consumo
humano). Por ser una población pequeña se optó por abarcar el cien por ciento de las localidades identificadas. Los
tipos de estructuras o sistemas de cosecha de agua localizados en cada comunidad se distinguen como sigue: a)
trampas de agua (colocadas a nivel de piso), b) techo cuenca “original”, c) techos cuenca “nuevos” (Tabla 1); ambos
modelos elaborados por del Dr. Hugo A. Velasco Molina, investigador del Tecnológico de Monterrey y el M.C.
Gildardo Carmona Ruíz, investigador de la Universidad Autónoma de Nuevo León, quienes posteriormente
compartieron con CONAZA sus prototipos.
Figura 1. Área de estudio (elaboración propia).
4
Tabla 1. Localidades muestreadas y tipo de sistema de cosecha de agua establecido
Resultados
La aplicación de encuestas in situ y la interpretación de las evidencias de las obras de cosecha de agua permitieron
aplicar criterios de ingeniería inversa y se identificaron las principales causas que explican el estatus actual de la
infraestructura referida. Esto fue fundamental para la construcción del modelo que se propone para la transferencia y
adopción exitosas de tecnologías para el abasto de agua.
El Modelo TTDRS generado, considera la participación activa de la comunidad en todas las etapas del proceso de
transferencia y establece acciones para que el proveedor de la tecnología planteé “estrategias de salida” desde el
inicio del proyecto, para impactar de manera efectiva en el desarrollo local con una visión de sostenibilidad, evitando
cualquier relación de dependencia durante la operación de la obra terminada. Para cumplir con los objetivos
mencionados, el modelo utiliza una metodología que describe el contexto general y el proceso que se debe completar
para que las tecnologías que han de ser transferidas logren ser adoptadas por la comunidad rural donde se
establezcan. El modelo consta de cuatro fases; Fase I: de integración, permite que se desarrolle la fase siguiente,
Fase II: de inserción; Fase III: de consolidación. Paralelamente, desde el inicio del proceso se va desarrollando la
Fase IV: de interacción, donde se lleva a cabo la coordinación, organización, monitoreo y mejora del proceso in situ
(Figura 2).
Figura 2. Estructura general del modelo de Transferencia Tecnológica para un Desarrollo Rural Sostenible
(elaboración Propia).
5
Conclusiones
La transferencia de tecnologías al medio rural en general debe abordarse de manera integral, desde la decisión sobre
los productos y/o servicios a transferir, hasta la obtención de resultados que se vean reflejados en la sostenibilidad de
las comunidades campesinas y por supuesto de los proveedores de tecnologías. El involucramiento de los
beneficiarios desde la etapa de identificación de la necesidad de contar con cierta infraestructura para el abasto de
agua es la pieza clave del modelo propuesto; desde luego que la participación del actor local debe ser permanente en
las etapas consecutivas. Esto facilitará y será eventualmente el factor de garantía para una adopción exitosa por el
sentido de pertenencia que se logra hacia las obras de cosecha de agua de lluvia en un proceso participativo y
horizontal como el propuesto.
Referencias Bibliográficas
Anaya , G. M., & Chavarrias, M. (2006). IV Foro Mundial del Agua. México, D. F.
Mongil Manso, J., & Martínez de Azagra Paredes, A. (2007). Técnicas de recolección de agua y dosificación para el desarrollo de
la agricultura y la restauración forestal en regiones desfavorecidas. Cuadernos geográficos, semestral, número 040, 67-
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Siegert, C. (1994). Socio-economics of water harvesting. Water Harvesting for, 21-25.
Velasco Molina, D. H. (1984). Cosecha de agua de lluvia en el altiplano semidesértico de México. México:Instituto Mexicano del
Petróleo.
