{"id":11005,"date":"2021-05-01T08:00:32","date_gmt":"2021-05-01T13:00:32","guid":{"rendered":"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=11005"},"modified":"2021-11-25T15:46:16","modified_gmt":"2021-11-25T21:46:16","slug":"captacion-de-lluvia-como-alternativa-para-el-ahorro-de-agua-potable","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=11005","title":{"rendered":"Captaci\u00f3n de lluvia como alternativa para el ahorro de agua potable"},"content":{"rendered":"

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Sergio Cort\u00e9s-Alcaraz*, Pilar Ram\u00edrez-Rivera*,
\nPeter Chung-Alonso*, Santiago Arceo-D\u00edaz*<\/p>\n

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CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 24, No.107, mayo-junio 2021<\/p>\n

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En los or\u00edgenes del ser humano, la principal fuente de abastecimiento era el agua superficial, esto provoc\u00f3 que los valles de los r\u00edos fueran los lugares donde se establecieron las primeras civilizaciones, desarroll\u00e1ndose as\u00ed la agricultura, la pesca y posteriormente la ganader\u00eda. Estas actividades no depend\u00edan directamente de la lluvia, debido a la abundancia de las aguas superficiales; sin embargo, transcurrido el tiempo, los factores como la expansi\u00f3n demogr\u00e1fica, el aumento en la demanda de alimentos y del agua comenzaron a incrementarse, ocasionando la b\u00fasqueda de nuevos lugares de abastecimiento, algunos de ellos tuvieron que migrar a zonas m\u00e1s \u00e1ridas y con ello desarrollar t\u00e9cnicas de captaci\u00f3n de lluvias para consumo y riego de cultivos (Ball\u00e9n, Galarza y Ortiz, 2006). De acuerdo con sus investigaciones, Ball\u00e9n, Galarza y Ortiz (2006), Le\u00f3n, C\u00f3rdoba y Carre\u00f1o (2016), Hugues (2019), Gould y Nissen-Petersen (1999), Anaya (2009) y Jim\u00e9nez (2018) argumentan que la captaci\u00f3n de lluvia no es un invento moderno y era utilizado desde hace ya varios miles de a\u00f1os por nuestros antepasados en varias partes del mundo.<\/p>\n

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En M\u00e9xico y Mesoam\u00e9rica, diversas culturas prehisp\u00e1nicas implementaron la captaci\u00f3n de lluvia para uso agr\u00edcola y consumo humano, mediante canales y zanjas aprovechando el agua rodada, ya sea de manera subterr\u00e1nea o a cielo abierto en patios, casas, en el campo, jag\u00fceyes, bordos, entre otros. Dentro de los hallazgos arqueol\u00f3gicos m\u00e1s importantes registrados de almacenamientos subterr\u00e1neos para la captaci\u00f3n de lluvia en las culturas prehisp\u00e1nicas, destacan San Jos\u00e9 Mogote (1000 a.C.), Tierras Largas (1000-900 a.C.), Oaxaca, y miles de chultunes o cisternas mayas en la pen\u00ednsula de Yucat\u00e1n; y de los dep\u00f3sitos a cielo abierto sobresalen los jag\u00fceyes: bordos elaborados con tierra o recubrimiento de piedra (Conagua, 2009).<\/p>\n

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Figura 1. Esquema de un chult\u00fan del pueblo maya del siglo X a.C.<\/p><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Tambi\u00e9n dentro del M\u00e9xico prehisp\u00e1nico, entre los a\u00f1os 650-900 d.C., en la zona arqueol\u00f3gica de Xochicalco, Morelos, existe la evidencia de la utilizaci\u00f3n de la plaza central y los patios para canalizar el agua de lluvia hacia las cisternas y almacenarla hasta por siete meses, aproximadamente (Garrido, 2008).<\/p>\n

Miles de a\u00f1os despu\u00e9s, el uso de los sistemas de aprovechamiento de la lluvia se fue dejando a un lado con la invenci\u00f3n e imposici\u00f3n de m\u00e9todos y obras para utilizar nuevas fuentes de abastecimiento como presas, acueductos, pozos de extracci\u00f3n y sistemas de irrigaci\u00f3n. Sin embargo, existe el registro de que a mediados del siglo XX en\u00a0ciudades como Guanajuato, Zacatecas o M\u00e9rida, frente a la limitada oferta, los habitantes adecuaron las azoteas de sus casas para captar y conducir el agua de lluvia a diferentes tipos de dep\u00f3sitos (barriles, pilas, aljibes, ollas; Ball\u00e9n et al.<\/em>, 2006; Conagua, 2009).<\/span><\/p>\n

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En la actualidad, muchas ciudades de M\u00e9xico y del mundo contin\u00faan con problemas de abastecimiento de este vital l\u00edquido debido principalmente al continuo crecimiento de la poblaci\u00f3n y a su desplazamiento de entornos rurales a urbanos, al aumento de la demanda de la seguridad alimentaria y de bienestar econ\u00f3mico, al incremento de la competencia entre usuarios y usos y al grado de contaminaci\u00f3n de origen industrial, municipal y agr\u00edcola (Naciones Unidas, 2006).<\/p>\n

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Fern\u00e1ndez (2012) menciona que cada a\u00f1o aproximadamente se evaporan 505.000 km3 de agua de los oc\u00e9anos y que la mayor parte no puede ser utilizada como recurso de agua dulce, debido a que se precipita nuevamente sobre los mismos oc\u00e9anos. La precipitaci\u00f3n anual sobre tierra firme se estima en 120.000 km3, sin embargo, la precipitaci\u00f3n es variable en tiempo y espacio, es decir, no llueve constantemente la misma cantidad todo el a\u00f1o ni en toda la Tierra. Un dato interesante es que s\u00f3lo 2.53% del total en el planeta es dulce, el resto es salada. Porcentualmente, el reparto del total de agua dulce es el siguiente: Europa 7%, Ocean\u00eda 6%, Am\u00e9rica del Sur 28%, Asia 32%, \u00c1frica 9%\u00a0y Am\u00e9rica del Norte 18% (Molinares y Echeverr\u00eda, 2011).<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Diversos estudios afirman que una de las soluciones m\u00e1s eficientes para mitigar la problem\u00e1tica del abastecimiento es la captaci\u00f3n del agua de lluvia, ya que es una t\u00e9cnica sustentable, sencilla y econ\u00f3mica; adem\u00e1s, lo captado es de muy alta calidad, es un recurso gratuito y ecol\u00f3gico y ayuda a equilibrar la cantidad que actualmente se extrae de fuentes superficiales y subterr\u00e1neas, mientras que minimiza la degradaci\u00f3n ambiental. Cabe se\u00f1alar que la captaci\u00f3n de lluvia no es la \u00fanica fuente alternativa, tambi\u00e9n se encuentran: la desalinizaci\u00f3n de los mares, re\u00faso de aguas residuales y grises, recolecci\u00f3n de humedad atmosf\u00e9rica, transporte de agua a trav\u00e9s de icebergs, entre otras (Gleason Esp\u00edndola, 2014) (WWAP, Programa mundial de evaluaci\u00f3n de los recursos h\u00eddricos de la UNESCO, 2019).<\/p>\n

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Existe una gran variedad de t\u00e9cnicas de los sistemas de captaci\u00f3n y aprovechamiento del agua de lluvia dependiendo del tama\u00f1o, uso y manera en recolectarla; Gleason (2014) define al sistema de captaci\u00f3n de lluvia (Scall) como el conjunto de elementos que captan la que cae en una superficie para posteriormente conducirla y almacenarla y despu\u00e9s darle un uso. En este caso se plantea la posibilidad de desarrollar un sistema de captaci\u00f3n de peque\u00f1a escala para aprovechar las lluvias que caen sobre los techos en una instituci\u00f3n educativa de la ciudad de Colima, como una alternativa de ahorro de agua potable.\"\"<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Algunas instituciones y asociaciones de M\u00e9xico, como la Universidad Nacional Aut\u00f3noma de M\u00e9xico (UNAM), Instituto Mexicano de Tecnolog\u00eda del Agua (IMTA), Universidad Aut\u00f3noma de Chapingo, Isla Urbana, Asociaci\u00f3n Mexicana de Sistemas de Captaci\u00f3n de Agua de Lluvia (Amscall) y la Comisi\u00f3n Nacional del Agua (Conagua) trabajan en el desarrollo e implementaci\u00f3n de tecnolog\u00edas en temas de captaci\u00f3n de lluvia. Adem\u00e1s, en algunas ciudades de M\u00e9xico existen espacios p\u00fablicos y universidades donde ya se han implementado de manera satisfactoria Scall, d\u00e1ndoles diferentes usos dependiendo de las necesidades.<\/p>\n

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ZONA DE\u00a0ESTUDIO<\/h4>\n
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El \u00e1rea de estudio es el Tecnol\u00f3gico Nacional de M\u00e9xico, campus Colima (ITC), la segunda instituci\u00f3n p\u00fablica educativa de nivel superior m\u00e1s grande de Colima, \u00fanicamente despu\u00e9s de la Universidad de Colima, la cual, en 2018, tuvo una matr\u00edcula de 3250 alumnos en licenciatura y posgrado con un n\u00facleo de profesores de tiempo completo de 85 (ITC, 2019). El ITC se encuentra ubicado en la ciudad de Villa de \u00c1lvarez, dentro de la zona metropolitana del estado de Colima. Por esto se plantea hacer el an\u00e1lisis de contar con un Scall en una instituci\u00f3n p\u00fablica tan importante para el estado que alberga a cientos de estudiantes; despu\u00e9s los estudiantes, maestros y sociedad en general pueden replicarlo en sus viviendas.<\/p>\n

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Figura 2. Ubicaci\u00f3n y vista \u00e1rea de las instalaciones del ITC (Google Earth, 2019).<\/p><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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El Instituto cuenta con 28 edificios con losa de concreto, dos canchas techadas con lona y 11,642.19 m2 de \u00e1reas verdes. Si se consideran todos los techos de los edificios y de las canchas como \u00e1reas aprovechables de captaci\u00f3n, tendr\u00edamos un de total de 17,031.10 m2; sin embargo, estas \u00e1reas se ven afectadas por un coeficiente de escorrent\u00eda dependiendo del material del cual est\u00e1n hechos. Para las superficies de concreto se\u00a0toma el coeficiente de 0.70 y para las canchas con lona de 0.90. Teniendo como total de \u00e1rea aprovechable neta 12,360.96 m\u00b2 (tabla I).<\/span><\/p>\n

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Tabla I. Edificios de Tecnol\u00f3gico Nacional de M\u00e9xico, campus Colima, con sus respectivas superficies de azoteas (elaboraci\u00f3n propia).<\/p><\/div>\n<\/div>\n

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Actualmente se abastece de agua desde un pozo profundo y la red de distribuci\u00f3n municipal, y la Comisi\u00f3n Intermunicipal de Agua Potable y Alcantarillado de los municipios de Colima y Villa de \u00c1lvarez (Ciapacov) funge como organismo regulador.\"\"<\/a><\/p>\n<\/div>\n

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RESULTADOS<\/h4>\n
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Se realiz\u00f3 el an\u00e1lisis de la precipitaci\u00f3n media mensual hist\u00f3rica (1950-2017) de la estaci\u00f3n con mayor influencia y m\u00e1s cercana al Instituto, la estaci\u00f3n 6040 de Conagua; por lo que a continuaci\u00f3n se presenta, en la tabla II, un resumen de la distribuci\u00f3n de las precipitaciones en l\/m\u00b2, junto con el potencial de captaci\u00f3n de lluvia por mes en metros c\u00fabicos (m\u00b3), obtenido de multiplicar la precipitaci\u00f3n media mensual por el \u00e1rea aprovechable neta de captaci\u00f3n.<\/p>\n

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Tabla II. Distribuci\u00f3n de la precipitaci\u00f3n media anual de 1950-2017 de la estaci\u00f3n 6040 de Conagua.<\/p><\/div>\n

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Con esta informaci\u00f3n se obtuvo que el Tecnol\u00f3gico Nacional de M\u00e9xico tiene un potencial de captaci\u00f3n de lluvia en los techos de los edificios de 11,010.03 m3 anuales. De acuerdo con informaci\u00f3n del Departamento de Planeaci\u00f3n, la demanda total de agua en 2018 en toda la instituci\u00f3n fue de 47,390 m\u00b3 (tabla II). Con la implementaci\u00f3n de los Scall en los techos de los edificios se pudiera cubrir la demanda de m\u00e1s de 23% de este consumo anual. Seg\u00fan los resultados de la tabla III, en los meses de julio y agosto la demanda se cubre totalmente por el agua de lluvia. Los meses de julio y octubre rebasan m\u00e1s de 50% de la demanda requerida.<\/p>\n

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Tabla III. Capacidad de abastecimiento del Scall por mes ante la demanda de agua de la instituci\u00f3n en 2018.<\/p><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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En la tabla IV se observa un an\u00e1lisis de utilizar el agua obtenida de los Scall \u00fanicamente para riego de las \u00e1reas verdes del Instituto, para el an\u00e1lisis se considera que la cantidad de consumo en \u00e1reas verdes es de 5 l\/m\u00b2\/d\u00eda, seg\u00fan el manual de Conagua (2007); si el Tecnol\u00f3gico de Colima cuenta con una superficie de \u00e1reas verdes de\u00a011,642.19 m\u00b2, las cuales se riegan cinco d\u00edas a la semana en temporada de secas, se genera una demanda mensual de 1280.64 m\u00b3, y en temporada de lluvias, aproximadamente cuatro meses (junio-septiembre), no se considera riego.<\/span><\/p>\n

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Tabla IV. Capacidad de abastecimiento del Scall por mes ante la demanda de agua para riego de las \u00e1reas verdes de la instituci\u00f3n.<\/p><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Los resultados arrojan que la captaci\u00f3n de lluvia cumple con 100% de la demanda de riego en la instituci\u00f3n. Para poder almacenarla toda es necesario contar con una o varias cisternas con capacidad total de casi 8,719.50 m\u00b3.\"\"<\/a><\/p>\n

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CONCLUSIONES<\/h4>\n
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El uso de Scall en el Tecnol\u00f3gico Nacional de M\u00e9xico campus Colima son una potencial fuente alternativa de abastecimiento, sin embargo, por s\u00ed solos no garantizan en cantidad el agua para su aprovechamiento, ya que representan 23% de ahorro en el consumo anual dentro de la instituci\u00f3n, lo que equivale en dinero a $4,400, aproximadamente, de acuerdo con las cuotas y tarifas para el pago de derechos por los servicios p\u00fablicos de agua potable y alcantarillado de los municipios de Colima y Villa de \u00c1lvarez en el estado de Colima. Este ahorro puede dotar a 50 familias colimenses de cuatro integrantes cada una con 150 litros\/habitante\/d\u00eda. Con este ahorro anual se puede invertir en presupuesto para material educativo, viajes estudiantiles, becas, mejora de las instalaciones; adem\u00e1s, puede servir como albergue con autonom\u00eda de agua ante alguna contingencia social como sismos, huracanes, etc.<\/p>\n

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Tambi\u00e9n se analiz\u00f3 que el agua captada abastece 100% la demanda de riego de las \u00e1reas verdes de la escuela, pero por otro lado se requieren grandes recept\u00e1culos para almacenarla en temporada de lluvias.<\/p>\n

Dentro de las limitaciones se cuenta con una estaci\u00f3n climatol\u00f3gica dentro del Tecnol\u00f3gico de Colima, pero con pocos a\u00f1os en uso, por lo tanto se recurri\u00f3 a la m\u00e1s cercana, y la precipitaci\u00f3n es variable en tiempo y espacio.<\/p>\n

Para trabajos futuros falta desarrollar la propuesta econ\u00f3mica de cu\u00e1nto cuesta la inversi\u00f3n inicial de los Scalls y el an\u00e1lisis de la calidad del agua.<\/p>\n

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*Instituto Tecnol\u00f3gico de Colima.
\nContacto: g1946002@colima.tecnm.mx<\/span><\/p>\n

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REFERENCIAS<\/h4>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
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