1. EPRODESA ONG
DISEÑO DE UN SISTEMA DE
APROVECHAMIENTO DE AGUA
LLUVIA UNIVERSIDAD ICESI
PROYECTO PILOTO
2. 1. Resumen del proyecto
2. Propuesta y Metodología Empleada
3. Cálculos Empleados
4. Componentes del Sistema de Aprovechamiento
5. Cantidades de Obra y presupuesto
6. Conclusiones
EPRODESA ONG
3. Resumen Informe
En el presente Informe se realiza la propuesta de un
Sistema de Aprovechamiento de aguas lluvias
Piloto para la Universidad ICESI y se describe la
metodología empleada para el calculo de la oferta
de agua lluvia, se hace una comparativa con la
demanda para riego de zonas verdes en el campus
Universitario, además se presentan los calculos
de todos los equipos y redes empleados en el
sistema de aprovechamiento de agua lluvia y su
posible ubicación, Presupuesto y Conclusiones.
Resumen del proyecto
Informe Preliminar
4. Se escoge como metodología la consignada en las especificaciones técnicas del
CEPIS (Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente).
REQUISITOS PREVIOS
1)El diseño del sistema de captación de agua de lluvia con fines de
abastecimiento de agua debe estar basado en los datos de precipitación mensual
de por lo menos diez (10) años. (USAMOS 20 AÑOS DE PRECIPITACION MENSUAL –
Enero-2003 a Enero- 2023).
2)La oferta de agua de lluvia se debe determinar a partir del promedio mensual de
las precipitaciones correspondientes al período de años analizados.
Resumen del proyecto
Informe Preliminar
PROPUESTA SISTEMA DE APROVECHAMIENTO DE AGUA LLUVIA
5. El sistema de captación de agua de lluvia para riego de zonas verdes
de la Universidad ICESIse compondrá de 6 partes:
a) Captación
b) Recolección
c) Interceptor
d) Almacenamiento
e) Sistema de filtración y Cloración
f) Red de Bombeo
Informe preliminar Resumen del proyecto
DISEÑO PROPUESTO
6. Retrospectiva
Retrospectiva de Proyecto
CALCULO DE LA OFERTA Y DEMANDA DE AGUA LLUVIAPARA
DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUESE ALMACENAMIENTO
Para desarrollar el diseño del tanque de almacenamiento de agua lluvia se debe tener la información
pluviométrica mensual de la zona, la cual debe ser de mínimo diez (10) años consecutivos para este
proyecto se escogieron 20 años datos obtenidos de estación climatológica cód. 26055120 página del
IDEAM http://dhime.ideam.gov.co/atencionciudadano/ , para tener mayor confiabilidad en el diseño.
Con los datos mensuales obtenidos, se estiman los promedios mensuales de precipitación, de
acuerdo con la ecuación 1:
Ppi: precipitación promedio mensual del mes “i” de todos los años evaluados (mm/mes)
n: número de años evaluados
pi: valor de precipitación mensual del mes “i”, (mm)
7. Oferta de agua en el mes “i” (Ai)
Teniendo en cuenta los promedios mensuales de precipitaciones de todoslos años
evaluados, el material del techo y el coeficiente de escorrentía, se procede a
determinar la cantidad de agua captada para diferentes áreas de techo y por mes.
Donde:
Ai: oferta de agua en el mes “i” (m3)
Ppi: precipitación promedio mensual (L/m2) Ce: coeficiente de escorrentía
Ac: área de captación(m2)
Se asume un valor del 20% anual en pérdidas debidas a la evaporación, a la textura
del material del techo, a las pérdidas en las canaletas y en el almacenamiento
CALCULO DE LA OFERTA Y DEMANDA DE AGUA LLUVIA PARA
DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUESE ALMACENAMIENTO
8. OFERTA DE AGUA LLUVIA PROMEDIO MES ULTIMOS 20 AÑOS
Resultados del proyecto
Retrospectiva de Proyecto
9. AREAS DE CAPATACIÓN PRUEBA PILOTO
Resultados del proyecto
Retrospectiva de Proyecto
10. AREAS DE CAPATACIÓN PRUEBA PILOTO
Resultados del proyecto
Retrospectiva de Proyecto
11. Oferta acumulada(Aai)
Se determina de acuerdo con la siguiente expresión
Retrospectiva
Retrospectiva de Proyecto
CALCULO DE LA OFERTA Y DEMANDA DE AGUA LLUVIA PARA
DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUESE ALMACENAMIENTO
Donde:
Aai: oferta acumulada al mes “i” (m3).
Aa(i-1
): oferta acumulada al mes anterior “i-1
” (m3).
A‟i: oferta del mes “i” teniendo en cuenta las pérdidas (m3)
12. Calculo de la Demanda y demanda acumulada
Para la Demanda se escogió el valor de 1742,4 m3 dato de consumo de agua promedio mensual para
riego de 100 % de zonas verdes en la Universidad Datos sacados del PUEAA agua superficial año 2019.
Demanda acumulada (Dai)
Se determina de acuerdo con la siguiente expresión:
CALCULO DE LA OFERTA Y DEMANDA DE AGUA LLUVIA PARA
DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUESE ALMACENAMIENTO
Donde:
Dai: demanda acumulada al mes “i” (m3).
Da (i-1): demanda acumulada al mes anterior “i-1” (m3). Di: demanda del mes “i” (m3)
13. Retrospectiva
Retrospectiva de Proyecto
CALCULO DE LA OFERTA Y DEMANDA DE AGUA LLUVIA PARA
DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUESE ALMACENAMIENTO
Volumen de almacenamiento (Vi)
Para conocer el volumen necesario de almacenamiento se debe encontrar la diferencia entre la oferta
acumulada y la demanda acumulada para cada mes, de ésta manera el mayor valor de diferencia será el
volumen del tanque adoptado. Si las diferencias dan valores negativos, quiere decir que las áreas de captación
no son suficientes para satisfacer la demanda.
Vi: volumen de almacenamiento del mes “i” (m3)
Aai: oferta acumulada al mes “i” (m3)
Dai: demanda acumulada al mes “i” (m3)
15. Retrospectiva
Retrospectiva de Proyecto
CALCULO DE LA OFERTA Y DEMANDA DE AGUA LLUVIA PARA
DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUESE ALMACENAMIENTO
Volumen de almacenamiento (Vi)
Debido a que el área de captación es un área reducida (prueba piloto) no es suficiente para abarcar el
100% del agua que se necesita mensualmente para el riego de zonas verdes dentro del campus universitario
por este motivo se realizaron varias modelaciones con menos porcentaje de riego y el porcentaje mas
optimo fue del 20% de las zonas verdes lo que significa que se almacenaría el 20% de volumen total del
agua usada para riego (348,48 m3)
Vi: volumen de almacenamiento del mes “i” (m3)
Aai: oferta acumulada al mes “i” (m3)
Dai: demanda acumulada al mes “i” (m3)
16. Retrospectiva
Retrospectiva de Proyecto
CALCULO DE LA OFERTA Y DEMANDA DE AGUA LLUVIAPARA
DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUESEALMACENAMIENTO
Mes
Promedio
PP
(mm)/mes
Coeficiente
de
Escurrimiento
Area de captacion
Total cubiertas
edificios (B,C,D,E)
Oferta Aai
m3/mes
Demanda Di
(20%) de riego
de zonas verdes
m3/mes
Demanda Dai
m3/mes
VOLUMEN DE
ALMACENAMIENTO
(M3) PARA RIEGO DE
20% DE LAS ZONAS
VERDES
PPWS (%)
Abril 192,30 0,9 4412 1606,16 348,48 1393,92 212,24 175,29
Mayo 157,59 0,9 4412 2106,75 348,48 1742,4 364,35 143,65
Junio 108,92 0,9 4412 2452,73 348,48 2090,88 361,85 99,28
Julio 72,09 0,9 4412 2681,73 348,48 2439,36 242,37 65,72
Agosto 53,99 0,9 4412 2853,23 348,48 2787,84 65,39 49,21
Septiembre 77,27 0,9 4412 3098,68 348,48 3136,32 -37,64 70,44
Octubre 148,17 0,9 4412 3569,37 348,48 3484,8 84,57 135,07
Noviembre 140,75 0,9 4412 4016,48 348,48 3833,28 183,20 128,30
Diciembre 119,55 0,9 4412 4396,25 348,48 4181,76 214,49 108,98
Enero 81,62 0,9 4412 274,89 348,48 348,48 -73,59 74,40
Febrero 99,06 0,9 4412 589,57 348,48 696,96 -107,39 90,30
Marzo 127,72 0,9 4412 995,29 348,48 1045,44 -50,15 116,43
Enero Promedio 104,76
17. CALCULO DE LA OFERTA Y DEMANDA DE AGUA LLUVIAPARA
DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUESE ALMACENAMIENTO
La figura muestra los diferentes volúmenes para cada mes. Los colores naranja son los
volúmenes remanentes luego de la captación y del consumo, el color verde es el volumen
más alto en el año y el que indica el tamaño del tanque de almacenamiento, y los colores
amarillos son los meses en los que la demanda es mayor al agua lluvia captada.
18. Retrospectiva
Retrospectiva de Proyecto
ANALISIS DE RESULTADOS DE LA MODELACION TANQUE DE
ALMACENAMIENTO
Según el grafico únicamente durante cuatro (4) meses del año la demanda es mayor a la
oferta acumulada, así los resultados del volumen de almacenamiento dan valores negativos,
por tal razón durante dichos meses se utilizará toda el agua lluvia almacenada y se cubrirá la
demanda faltante con agua superficial; pero en los ocho (8) meses restantes se observa que
la oferta es mucho mayor que la demanda, lo que indica en primera instancia que el proyecto
es viable para un ahorro alto de agua para riego.
Según los parámetros establecidos, el volumen de almacenamiento del tanque es el mayor
valor obtenido de la acumulación de agua lluvia, es decir, el mayor volumen acumulado
equivale al mes de mayo con un valor de 346.35 m3. Este volumen permitirá el riego al 20%
de zonas verdes de agua lluvia del campus universitario durante ocho (8) meses. Para los
primeros tres meses del año y en septiembre se completará el consumo con agua superficial,
como se mencionó anteriormente.
22. Retrospectiva
Retrospectiva de Proyecto
OTROS COMPONENTES DEL SISTEMA DE APROVECHAMIENTO
INTERCEPTOR DE PRIMERAS AGUAS
Es el dispositivo dirigido a captar las primeras aguas lluvias
correspondientes al lavado del área de captación, con el fin de evitar el
almacenamiento de aguas con gran cantidad de impurezas. En el diseño del
dispositivo se debe tener en cuenta el volumen de agua requerido para lavar
el techo y que se estima en 1 litro por m2 de techo. Se debe tener en cuenta
que el agua recolectada temporalmente por el interceptor, también puede
utilizarse para el riego de plantas o jardines.
24. Retrospectiva
Retrospectiva de Proyecto
OTROS COMPONENTES DEL SISTEMA DE APROVECHAMIENTO
RED DE RECOLECIÓN O ADUCCIÓN
la identificación de las redes de drenaje en el campus universitario permitió establecer
las fuentes potenciales de captación y, a su vez, la adecuación de las redes aductoras
desde los puntos de recolección hasta el tanque de almacenamiento. se recurrió a la
utilización de las redes de drenaje pluviales de las estructuras físicas potenciales de
captación, adecuándolas para conducir los flujos directamente hacia el interceptor de
primeras aguas y tanque de almacenamiento. así mismo, se separaron las redes no
incluidas en el proceso de aprovechamiento y se determinaron las redes de control de
excesos a partir de dichos tanques, incluyendo estos análisis en el presupuesto de obra
final.
27. Retrospectiva
Retrospectiva de Proyecto
OTROS COMPONENTES DEL SISTEMA DE APROVECHAMIENTO
SISTEMA DE FILTRACIÓN
Para el Sistema de filtración de escogió un sistema no convencional pero
igual de efectivo para la separación de los sólidos sedimentables como lo es
un tanque de filtración lenta de 4 m3 de volumen, cuyas dimensiones son
(1,50 m Diam. X 2,26 m de alto) se llena una primera capa hasta una altura
de 40 cm con piedra de rio limpia de 15 mm de diámetro y una segunda
capa en la parte superior con 70 cm de arena de 2 mm de diámetro. El filtro
es de flujo ascendente y su diseño es acero al carbón con pintura epoxica al
interior.
29. Retrospectiva
Retrospectiva de Proyecto
OTROS COMPONENTES DEL SISTEMA DE APROVECHAMIENTO
SISTEMA DE CLORACIÓN
Para este proyecto se optó por el sistema de cloración por goteo debe ubicarse en el
tanque del distrito de riego.
La cloración por goteo auto compensante es un proceso que permite desinfectar el
agua mediante la dosificación constante de una solución clorada en pequeñas
cantidades (en forma de gotas o chorro) en la cámara de cloración o directamente en el
reservorio. El objetivo es lograr la desinfección eficiente del agua y asegurar la
presencia de cloro residual libre establecido en la norma vigente. Los componentes
básicos del sistema de cloración por goteo son: - El tanque clorador de volumen
conocido (generalmente 600 litros) donde se realiza la preparación y almacenamiento
de la solución clorada.
31. Retrospectiva
Retrospectiva de Proyecto
OTROS COMPONENTES DEL SISTEMA DE APROVECHAMIENTO
RED DE DISTRIBUCIÓN
La red de distribución se calculó utilizando el método de Certeza Total, como se
mencionó anteriormente y los resultados se presentan en la siguiente tabla. La
ubicación del tramo se muestra en el plano anexo. El punto “A‟ indica el lugar de
bombeo hacia el punto de abastecimiento o distrito de riego.
39. CANTIDADES DE OBRA Y PRESUPUESTO
TOTAL PRESUPUESTO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL
PROYECTO PILOTO
Costo total directo : $ 486.302.046
40. RELACIÓN COSTO BENEFICIO
De acuerdo con los resultados de la Tabla 7, en los meses de enero, febrero, marzo
y septiembre se debe cubrir la oferta faltante con agua superficial o de acueducto,
de ésta manera, teniendo un valor por metro cúbico de agua en la comuna 22 zona
residencial de 4159,91 pesos y 7996,57 pesos para el sector comercial, según el
consumo promedio de 348,48 m3 mensuales que es el 20% del consumo mensual
total de agua para riego de zonas verdes, el pago por estos cuatro meses sería el
siguiente:
41. RELACIÓN COSTO BENEFICIO
Así, considerando que en promedio la Universidad pagaría por el consumo de
348,48 m3 mensuales un valor de 2´118.145 de pesos que al año representarían un
total de 25´417.740 de pesos por el servicio de acueducto según los valores del
promedio del metro cubico entre residencial y comercial, implementando el sistema
de aprovechamiento de aguas lluvias, se tendría que hacer una inversión inicial alta,
de acuerdo con la Tabla 11, lo que indicaría que para implementar el sistema de
aprovechamiento de agua lluvia, la inversión inicial se recuperaría en 19 años
aproximadamente, si la universidad eligiera usar el agua del acueducto para regar
las zonas verdes.
42. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos se puede decir que el proyecto cumple el objetivo
general en cuanto a que es técnicamente viable para hacer un uso eficiente del agua dentro
del Campus Universitario, pues con la precipitación de la zona y el espacio disponible, se
logra abastecer el 20% del riego de las zonas verdes durante ocho meses del año, y los 4
meses restantes se abarca más del 70% de la demanda, siendo necesario suplir menos del
30% con agua superficial (de acuerdo con los resultados de la Tabla 7), pero la inversión
inicial es muy alta, por lo que no logra ser un sistema de bajo costo, lo que puede volverlo
inaccesible, para lograr hacer un sistema de aprovechamiento más eficiente se deberá
aumentar el área de captación ya que de esta forma abarcaría mas porcentaje de riego de
zonas verdes y por ende mayores beneficios económicos y ambientales.
43. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se debe tener presente que el sistema está diseñado para las condiciones
hidrológicas presentadas en las Tablas 4 y 5, en las cuales se detallan los
fenómenos de El Niño y La Niña y las precipitaciones correspondientes al
periodo de diseño seleccionado (20 años), por lo tanto, el diseño puede variar si
las condiciones no se asemejan a las presentadas anteriormente, y el volumen
posible de ser captado puede ser mayor o menor, dependiendo de estos
factores.
Debido a que este proyecto consiste únicamente en la ingeniería conceptual de
un sistema piloto de aprovechamiento de aguas lluvias, no se tiene nivel de los
detalles de instalación y construcción del sistema, por lo que para su
implementación se recomienda hacer levantamientos en campo para la
cuantificación exacta de los componentes del sistema y su ubicación.
