Resumen

El agua para los seres vivos es indispensable esto representa que el 75% de nuestro planeta es agua, y que de toda esta tan solo el 2.5% es agua dulce, que está repartida 69.7% en los glaciares, 0.3% en el agua superficial y 30% se encuentra en el subterráneo, esto a llevado al ser humano a continuar con la lucha para abastecerse del agua necesaria pero en el proceso de conseguirla está dañando al medio ambiente con el uso incontrolado de electricidad. La bomba se utiliza exclusivamente para el bombeo de agua proveniente de un sistema de captación pluvial basado en el uso de canaletas además de un filtro para retirar las impurezas del agua (cloro, olor, color, desechos, etc.) . De esta forma aprovecharemos el agua que normalmente es desperdiciada y que ahora gracias a este método alimentara nuestras plantas. Haciendo frente a la escasez de agua con el aprovechamiento eficiente del agua de lluvia. Es por ello que queremos adaptar un sistema de captación pluvial a nuestra bomba para hacerla autosuficiente en épocas de lluvia. El agua de lluvia (pluvial), contiene bacterias,  producidas por la contaminación que existe, derivada de varios procesos industriales que cada día aumenta. Es por ello que mediante el uso de grava y carbón activado absorbemos y adsorbemos las partículas grandes y pequeñas del agua, por medio de nuestro filtro. Consiguiendo así agua más limpia y pura para el riego y cultivo de nuestras hortalizas para uso doméstico.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Una de las soluciones para hacer frente a la escasez de agua es el aprovechamiento eficiente del agua de lluvia, que se practica desde hace 5000 años. El agua para los seres vivos es indispensable, esto representa que el 75% de nuestro planeta es agua, y que de toda esta, tan solo el 2.5% es agua dulce, que ésta repartida 69.7% en los glaciares, 0.3% en agua superficial y 30% se encuentra en el subterráneo. El agua es un recurso natural cada vez más importante y escaso en nuestro entorno. Gracias a la instalación de un sistema de recuperación de agua de lluvia, podemos ahorrar fácilmente hasta un 50% del consumo de agua potable en nuestra casa.

El agua de lluvia a pesar de no ser potable, la hace efectiva para el riego de hortalizas.

Antecedentes

Captación de aguas pluviales
La recuperación de agua pluvial consiste en filtrar el agua de lluvia captada en una superficie determinada, generalmente el tejado o azotea, y almacenarla en un depósito. Después el agua tratada se distribuye a través de un circuito hidraúlico independiente de la red de agua potable.
El agua es un recurso natural cada vez más importante y escaso en nuestro entorno. Gracias a la instalación de un sistema de recuperación de agua de lluvia, puede ahorrar fácilmente hasta un 50% del consumo de agua potable en su casa.
El agua de lluvia, a pesar de no ser potable, posee una gran calidad, ya que contiene una concentración muy baja de contaminantes, dada su nula manipulación. El agua pluvial es perfectamente utilizable para muchos usos domésticos en los que puede sustituir al agua potable, como en lavadoras, lavavajillas, WC y riego, todo ello con una instalación sencilla y rápidamente amortizable.
Sistema de aguas pluviales
La recuperación de aguas pluviales consiste en utilizar las cubiertas de los edificios como captadores. De este modo, el agua se recoge mediante canalones o sumideros en un tejado o una terraza, se conduce a través de bajantes, para almacenarse finalmente en un depósito.
Este depósito puede estar enterrado en el jardín o situado en superficie, en un espacio de la vivienda. A la entrada del depósito se coloca un filtro para evitar suciedades y elementos no deseados, como hojas. Este depósito se dimensiona en función de los usos acordados, la superficie de la cubierta y la pluviometría de la zona; posteriormente el agua disponible se impulsa y distribuye a través de un circuito hidráulico independiente de la red de agua potable. Los consumos admisibles o autorizados con agua pluvial son usos donde no se requiere agua potable: lavadora, cisterna del váter, lavado de suelos, riego, etc. Lo más práctico, fácil y barato es derivarlo para riego; se necesita un mínimo de infraestructura y se consigue, así mismo, un buen ahorro. En muchos municipios ya existen normativas para el aprovechamiento de las aguas pluviales, con motivo de las recientes sequías y las perspectivas climatológicas a medio y largo plazo.

Ventajas de la captación de aguas pluviales
Recogida de aguas pluviales
•Ahorro evidente y creciente en la factura del agua. Puede suponer un 80% del total de agua demandada por una vivienda.
•Uso de un recurso gratuito y ecológico.
•Pueden recibir subvenciones en función del municipio
•Contribución a la sostenibilidad y protección del medio ambiente
•Disponer de agua en periodos cada vez más frecuentes de restricciones y prohibiciones
•Una buena instalación de recogida de agua es sencilla y, por tanto, existen riesgos mínimos de averías y apenas requiere de mantenimiento.
•Aprovechar el agua pluvial tiene otras ventajas a la hora de lavar nuestra ropa; al ser el agua de lluvia mucho más blanda que la del grifo, estamos ahorrando hasta un 50% de detergente.
•Mitigan el efecto erosionado de las avenidas de aguas por la actividad pluvial
Para mantener la calidad del agua de lluvia, es recomendable aislarla en tanques enterrados bajo tierra.

Captación agua de lluvia
Una de las soluciones para hacer frente a la escasez de agua es el aprovechamiento eficiente del agua de lluvia, tradición milenaria que se practica desde hace 5000 años. A lo largo de distintas épocas, culturas en todo el mundo desarrollaron métodos para recoger y utilizar el recurso pluvial, sin embargo con el progreso de los sistemas de distribución entubada, estas prácticas se fueron abandonando.
Ahora ante el reto que supone el aumento de la población y la escasez del suministro, tanto en las zonas urbanas como rurales, la captación de agua de lluvia y nuevos sistemas para su correcta gestión, vuelven a verse como una solución para ahorrar y aumentar las reservas de agua.
Situación en el Mundo y en América
En países como Inglaterra, Alemania, Japón o Singapur, el agua de la lluvia se aprovecha en edificios que cuentan con el sistema de recolección, para después utilizarla en los baños o en el combate a incendios, lo cual representa un ahorro del 15% del recurso.
En la India se utiliza principalmente para regadío, pero cada vez se desarrollan más políticas encaminadas a la captación en ciudades como Bangalore o Delhi.
En la República Popular de China se resolvió el problema de abastecimiento de agua a cinco millones de personas con la aplicación de tecnologías de captación de agua de lluvia en 15 provincias después del proyecto piloto “121” aplicado en la región de Gainsu.
En Bangladesh se detuvo la intoxicación por arsénico con la utilización de sistemas de captación de agua de lluvia para uso doméstico.
Brasil tiene un programa para la construcción de un millón de cisternas rurales para aumentar el suministro en la zona semiárida del noreste.
En las Islas del Caribe (Vírgenes, Islas Caicos y Turcas), Tailandia, Singapur, Inglaterra, EUA y Japón entre otros, existe un marco legal y normativo que obliga a la captación de agua de lluvia de los techos.
En Israel se realiza micro captación de agua de lluvia para árboles frutales como almendros y pistachos.
En los Estados Unidos y Australia, la captación de agua de lluvia se aplica principalmente para abastecer de agua a la ganadería y al consumo doméstico. En algunos estados de ambos países se ha desarrollado regulaciones e incentivos que invitan a implementar estos sistemas.

Situación en México
Solo una parte ínfima del agua de lluvia es utilizada. De acuerdo a los especialistas, se podría reducir el rezago en abastecimiento de agua en el país si se aprovecharan los métodos de captación y gestión del agua de lluvia.
Si se captara toda la lluvia en los techos y en algunos suelos, se podría ahorrar de 10% a 15% del agua que se consume en los hogares.

Si se aprovechara el 3% de la lluvia que cae cada año en el país, alcanzaría para suministrar de agua no potable para usos como limpieza o sanitarios a 13 millones de personas, para que 50 millones de animales pudieran beber o para regar 18 millones de hectáreas de cultivo.
Cosecha de lluvia
Es la práctica de recolectar y utilizar el agua de lluvia que se descarga de las superficies duras, como los techos o el escurrimiento de suelos. Es una técnica ancestral que está recuperando su popularidad ahora que cada vez más gente, está buscando maneras de usar las fuentes de agua de forma más inteligente.
Hoy, muchas áreas rurales dependen de la cosecha de agua de lluvia, pero las zonas urbanas que son atendidas por servicios municipales, tienden a olvidar este recurso. La cosecha de lluvia es una solución muy importante para las grandes urbes en donde se está gastando más agua de la que se dispone. Un problema que se viene agravando además con las transformaciones que está produciendo el cambio climático.
Para poder captar agua de lluvia es necesario que las superficies expuestas a la precipitación pluvial permitan su escurrimiento, ya sea porque la superficie es impermeable o porque su capacidad de absorción es inferior a la de infiltración en terrenos con pendiente.
En los centros urbanos, las áreas expuestas a la lluvia son mayoritariamente impermeables (techos, calles y estacionamientos), por lo que la captación se puede realizar con inversiones relativamente pequeñas. La conducción de los escurrimientos a los cuerpos de almacenaje se efectúa por medio de canalones en techos (liga a drenajes sinfónicos), tuberías de lámina y/o PVC y canaletas con o sin rejillas en los pisos.

Conceptos relacionados con la captación pluvial
Área de captación: Lugar donde se almacenan los escurrimientos de agua de lluvia, antes de realizar su disposición final. Por lo general se utilizan superficies como los techos de las casas, escuelas, almacenes, etc., que deben estar impermeabilizados. También se puede captar el agua que escurre de calles o estacionamientos por medio de canales.

Estructura de captación: Recolectan las aguas en los sistemas de alcantarillado pluvial, se utilizan sumideros o bocas de tormenta como estructuras de captación, aunque también pueden existir descargas domiciliarias donde se vierta el agua de lluvia que cae en techos y patios.
Sistema de conducción: El sistema de conducción se refiere al conjunto de canaletas o tuberías de diferentes materiales y formas que conducen el agua de lluvia del área de captación al sistema de almacenamiento. El material utilizado debe ser liviano, resistente, fácil de unir entre sí y que no permita la contaminación con compuestos orgánicos o inorgánicos.
Dispositivo de retiro de contaminantes y filtración: Antes de conducir el agua a la infraestructura de almacenamiento se recomienda colocar un dispositivo que retire y filtre los contaminantes que puede arrastrar el agua a su paso por las superficies, como pueden ser sedimentos, metales, grasas y basuras. De esta forma el agua llegará sin residuos tóxicos al lugar de almacenamiento.
Tanques de almacenamiento: Se trata de tinacos o sistemas modulares en donde se conserva el agua de lluvia captada, se pueden situar por encima o por debajo de la tierra. Deben ser de material resistente, impermeable para evitar la pérdida de agua por goteo o transpiración y estar cubiertos para impedir el ingreso de polvo, insectos, luz solar y posible contaminantes. Además, la entrada y la descarga deben de contar con mallas para evitar el ingreso de insectos y animales; deben estar dotados de dispositivos para el retiro de agua. Deben ser de un material inerte, el hormigón armado, de fibra de vidrio, polietileno y acero inoxidable son los más recomendados.
Tanques tormenta: Un tanque de tormentas es una infraestructura de alcantarillado consistente en un depósito dedicado a capturar y retener el agua de lluvia, sobre todo cuando hay precipitaciones muy intensas, para disminuir la posibilidad de inundaciones en los casos en que la capacidad de escurrido del agua es menor que el volumen de lluvia. Tiene además la función de hacer una pre depuración al evitar que las primeras lluvias, que son las más contaminadas, se viertan directamente a sistemas naturales acuáticos. Estos dispositivos destinados a laminar los caudales máximos de una avenida, son particularmente importantes en las áreas donde se ha producido una impermeabilización masiva de las cuencas por lo general a causa de la urbanización. Son particularmente importantes en el caso de que la red de alcantarillado sea un sistema unitario, es decir que conduce, mezclándolas, las aguas negras y las aguas pluviales.

Vertedor: Es la estructura de una obra hidráulica de almacenamiento a través de la cual se descargan los volúmenes que exceden la capacidad del embalse, con objeto de evitar fallas por desbordamiento.

Beneficios de la cosecha de lluvia
Económicos
El agua de lluvia es un recurso gratuito y fácil de mantener. Relativamente limpio que se puede utilizar en actividades que no requieran de su consumo.
Reducción en las tarifas de agua potable entubada por la disminución en su uso, ya sea en sanitarios, para lavar (superficies, vehículos o ropa), riego de jardines o cultivos, entre otras posibilidades
Medioambientales
Recargar los acuíferos abatidos.
Conservación de las reservas de agua potable (ríos, lagos, humedales)
Fomenta una cultura de conservación y uso óptimo del agua
Sociales
Disminuir el volumen de agua lluvia que entra al sistema de drenaje combinado (sanitario y pluvial), evitando que se sature y reduciendo las inundaciones y el volumen de descargas de aguas negras. Aumentando su disponibilidad para otros usos.
Reducir la utilización de energía y de químicos necesarios para tratar el agua de lluvia en la ciudad, disminuyendo también el gasto que genera mover y tratar el agua negra del drenaje a distancias lejanas.
Aminorar el volumen de agua potable usada en aplicaciones no potables (sanitario) o de consumo humano (regar jardín).
Aun cuando las ventajas son numerosas, es necesario indicar también que los sistemas de captación de agua de lluvia cuentan con algunas desventajas tales como:
Depender directamente de la cantidad de precipitación presentada en la zona.
La instalación de sistemas adecuados representa una inversión inicial que tarda unos años en amortizarse.
Se debe tener cuidado con posible contaminación del agua por materia orgánica o animales, razón por debe pasar por un proceso de limpieza antes de ser almacenada en un lugar seguro y bien cerrado.
Y aunque en algunos lugares se considere como agua potable, no es recomendable, ya que depende de las condiciones de cada lugar y de los lugares por los que escurre.
El agua
El agua es la sustancia más difundida sobre la Tierra. Si seguimos los pasos del ciclo del agua, comprobaremos que esta sustancia es la que más se intercambia entre el ambiente y los seres vivos. Es imprescindible para la mayoría de las funciones corporales y uno de los alimentos más importantes. Además, todos los alimentos orgánicos contienen agua.
¿Qué es el agua?
El agua es el compuesto químico más abundante de la corteza superficial de la Tierra. Está formada por dos elementos, hidrógeno y oxígeno. Su fórmula química se expresa con los símbolos H2O.
Entre otras características, el agua tiene la particularidad de disolver el mayor número de sustancias. Por ello se le conoce como el solvente universal.
El agua, en su ciclo, toma contacto, disuelve y transporta diversos elementos: por ejemplo, las partículas suspendidas en la atmósfera y los minerales que componen las rocas (al ser estas, disgregadas por los hielos de un glaciar o en el deshielo de las altas cumbres); luego, son transportados por los torrentosos ríos de montaña. Por eso, podemos decir que lo que llamamos ‘’agua’’ es en realidad una solución de distintas sales en agua.

Objetivo

Adaptar un sistema de captación pluvial para el abastecimiento de una bomba de agua eólica.

Justificación

Hoy en día, la extracción de agua subterránea es un proceso complejo en el cual se aplican diferentes mecanismos para obtener apenas el agua suficiente para abastecer nuestra bomba de agua eólica. Es por ello que queremos adaptar un sistema de captación pluvial por medio del cual, podamos hacer más eficiente el uso de una BAE en nuestros hogares.
Así tendremos una alternativa para abastecer nuestra bomba de agua eólica (BAE) por un proceso que además de ser sencillo no daña al medio ambiente.
el agua de lluvia (pluvial), contiene bacterias, producidas por la contaminación que generamos actualmente, derivada de varios procesos industriales. Es por ello que queremos adaptar un filtro para desinfectar el agua que finalmente será la que alimente nuestras hortalizas.

Hipótesis

Si adaptamos un sistema de captación pluvial, entonces podríamos abastecer una bomba de agua eólica.

Método (materiales y procedimiento)

Metodología

Materiales (filtro):

• 2 tubos de PVC de 30cm de largo por 4 pulgadas de ancho
• 1 tuerca unión de PVC hidráulico.
• 2 tapas de PVC hidráulico cupulares.
• 2 boquillas de rosca de 2 pulgadas.
• Pegamento industrial para PVC.
• 2 Kg de grava de pozo.
• 2 Kg de carbón activado en trozo.
• Delcrón laminado 50X50cm.
• 2 rendijas circulares de metal.

Procedimiento (filtro):

1. Agujerar las tapas de PVC con ayuda de un taladro.
2. Lavar la grava y el carbón activado.
3. Colocar entre la tuerca unión una de las rendijas.
4. Pegar los tubos en cada lado de la tuerca unión.
5. Colocar en un tubo los 2Kg de grava.
6. Colocar una de las tapas al extremo del tubo de PVC, que contiene la grava.
7. Cortar el delcrón laminado en círculos de 4 pulgadas de diámetro.
8. En el tubo restante intercalar una capa de delcrón laminado y carbón activado, hasta llenar el tubo.
9. Colocar la última rendija y pegar la última tapa.
10. Unir el filtro a la canaleta y a la bomba.

Materiales (bomba de agua):

• Tres aspas
• Un rotor con base
• Una bicicleta pequeña
• Un garrafón de 20L
• Una bomba de agua para garrafón
• Una manivela de 30 cm de largo
• Un engrane
• Dos tuercas
• Un tornillo
• Una manguera de 2 metros de largo
• Una base de madera

Procedimiento (bomba de agua):

1. Colocar la bomba de agua en el garrafón.
2. Pegar el tornillo de forma perpendicular en la parte superior de la bomba.
3. Colocar la manivela entre el tornillo abrazada por las dos tuercas.
4. Retirarle a la bicicleta la rueda delantera, los dos pedales de plástico y el asiento.
5. Unir el rotor con las aspas para transmitir el movimiento.
6. Colocar el engrane al final del rotor para conducir el movimiento.
7. Colocar la bicicleta sobre la base de manera verticalmente de tal manera que la rueda restante quede en la parte superior.
8. Unir la parte metálica del pedal con el otro extremo de la manivela.
9. Acercar el engrane del rotor con la rueda superior de la bicicleta para poder conducir el movimiento.

Materiales (hortalizas):

• Un cajón de 1.20m de largo por 90cm de ancho y 20cm de profundidad.
• Un costal de tierra
• Semillas de albahaca
• Semillas de romero
• Semillas de hierbabuena
• Semillas de frijol
• Pala para sembrar

Procedimiento (hortalizas):

1. Depositar la tierra en el cajón.
2. Cavar pequeños hoyos dependiendo la cantidad de semillas sembradas
3. Sembrar las semillas en los pequeños hoyos
4. Regar los cultivos a través de la bomba.

Galería Método

Resultados

Resultados

Obtuvimos un filtro a adsorber y absorber las impurezas del agua de lluvia, además de que con este sistema de captación pluvial le damos un uso adecuado a esta agua que normalmente no es utilizada domésticamente.

Por el diámetro de nuestro filtro (4”) es posible que pase por él una gran cantidad de agua, que se filtra rápidamente al pasar por las capas de grava, delcrón laminado y carbón activado, obteniendo agua potable para uso doméstico.

Galería Resultados

Discusión

Los filtros industrializados son muy caros pero tienen la misma efectividad que uno casero, aunque claro, debe ser con los materiales adecuados, como el nuestro, basado en carbón activado y grava, el cual la mayoría de los filtros industrializados contiene, pero a mayor costo, cuando podemos reducir el precio casi la tercera parte, elaborando uno casero.

Conclusiones

Concluimos que la adaptación de un sistema de captación pluvial a nuestra bomba de agua eólica facilita la recolección de agua para alimentar nuestras hortalizas.

Bibliografía

Captación de agua de lluvia. (s.f.). Recuperado el 26 de enero de 2015, de Hidro soluciones pluviales : http://hidropluviales.com/captacion-agua-de-lluvia/
Captación de aguas pluviales. (s.f.). Recuperado el 26 de enero de 2015, de Soliclima energía solar: http://www.soliclima.es/aguas-pluviales
Barnat, J. (2004). Consultor temático práctico. Colombia : Emán.

Summary

The water for humans is essential this means that 75% of our planet is water, and from that all only the 2.5% is freshwater, 0.3% is superficial water and 30% is found in the underground, this has taken the humans to continue fighting for the stock of the necessary water but in the process of getting it, we are damaging the environment with the uncontrolled use of electricity. The pump is used exclusively for the pumping of water from a pluvial water captation system, based in the use of troughs and a filter to clean the water (bleach, smell, colour, litter, etc.). In this way we will take advantage of the water we normally do not use and thanks to this method we can water our plants. Facing the water shortage with the efficient approaching of the pluvial water. That is why we want to adapt a pluvial captation system to our pump to make self-sufficient in rainy seasons. The water rain (pluvial) contains bacterias, produced by the pollution that exist from several industrial processes, that everyday increases. That is why by the use of gravel and activated carbon we absorb and adsorb big and small particles of the water using our filter. Getting it cleaner and purer for the irrigation and cultivation from our vegetable garden from domestic use.

Research Question

Problem approach

One of the solutions to face the water the water paucity, is the efficient approaching of the pluvial water, that it has been practicing since 5000 year ago. The water is indispensable for human beings, this represents that the 75% of our planet is water, and from all that only the 2.5% is freshwater, that is spread 69.7% in all the glaciers, the 0.3% is superficial water and 30% it’s found on the underground. The water it’s a natural resource that every time is more important and more limited in our environment. Thanks to the installation of a fluvial  recovery capitation system we can save easily even a 50% of our  freshwater use in our homes.

Background

Objective

To adapt a pluvial water captation system for the supplying of an eolic water pump.

Justification

Nowadays, the underground water extraction it is a complex system in which applies different mechanisms just to get the enough water to give a short population. That’s why we want to adapt a pluvial water captation system in with, we could make more efficient the use of an eolic water pump in our home.

That’s how we will have an alternative to provide our eolic water pump with an easy process and friendly to the environment.

Water rain (pluvial water) contains bacteria, produced by the existence pollution, made by many industrial process that increases everyday. That´s why we want to adapt a filtration device to disinfect the water that finally will be the one to feed the vegetable gardens.

Hypothesis

If we adapt a pluvial water captation system then we could supply an eolic water pump.

Method (materials and procedure)

Methodology:

2 pvc pipes 30 cm long 4″ wide

1 hydraulic pvc hydraulic nut

2 hydraulic pvc tops

100 g industrial glue for pvc

2 kg of gravel from a pit

2 kg of activated carbon in pieces

50x50cm laminated delkron square

2 circle metal colander

1 meter of hose

PROCEDURE

1- pierce the pvc tops using a drill

2 -wash the gravel and the activated carbon

3 -place between the union nut one of the colanders

4 -paste the pipes to each side of the union nut

5 -place in one of the pvc pipes the 2 kg of gravel

6 -paste one of the tops at the edge of the pvc pipe with the gravel

7 -cut the laminated delkron in 4″ diameter circles

8 -on the second pvc pipe insert a layer of activated carbon and one of laminated delkron, until the pipe is full

9 -place the last colander and paste the remaining top

10- link the filter with the hose to the trough and the pump

Method Gallery

Results

We obtained a filter that helps to absorb and adsorb the impurities of the pluvial water, moreover that with this pluvial captation system we use properly this water that normally it is not used domestically the diameter of our filer (4″) it is possible that passes right through it a large amount of water that gets clean really quick thanks to the gravel, laminated delkron and the activated carbon, getting fresh water for domestic use.

Results Gallery

Discussion

The industrialized filters are very expensive that has the same effectivity that one homemade, though of course, it must be with the right materials, like ours, based in activated carbon and gravel, which must of the industrialized filters use, but on most cost, when we can reduce the cost even the third part making a homemade one.

Conclusions

We concluded that the adaptation of a pluvial captation system to our eolic water pump makes easier the captation of the water for the gardening of our vegetable gardens.

Bibliography

Captación de agua de lluvia. (s.f.). Recuperado el 26 de enero de 2015, de Hidro soluciones pluviales : http://hidropluviales.com/captacion-agua-de-lluvia/
Captación de aguas pluviales. (s.f.). Recuperado el 26 de enero de 2015, de Soliclima energía solar: http://www.soliclima.es/aguas-pluviales
Barnat, J. (2004). Consultor temático práctico. Colombia : Emán.