Resumen

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar un sistema captador y de almacenamiento de agua pluvial, que tenga como principal característica la sustentabilidad. Elaborado a partir de la reutilización de botellas
PET que, interconectadas, conforman un depósito de agua de tipo vertical, ocupando un mínimo espacio y orientado a satisfacer las necesidades de uso general de servicios sanitarios en Instituto Acatitlan, de una manera práctica,
ecoeficiente y sostenible.
Las Tecnologías sociales que se implementan en el proyecto deben generar un impacto positivo en los Objetivos de desarrollo Sustentable de ONU: #6 Acceso al agua y saneamiento, #13 Acción por el Clima y #11 Ciudades Sostenibles. Se
pretende fomentar una cultura evidenciada en las creencias, en los valores, en la normatividad, en las prácticas tecnológicas, en las creaciones simbólicas y demás  acciones en torno al uso y la preservación del preciado recurso hídrico de la comunidad.
El proyecto consiste en crear un ciclo circular; a través de la reutilización de residuos plásticos, transformándolos en un producto innovador, sostenibles y que a su vez es considerado una tecnología verde a un menor costo y sobre todo menor
impacto sobre el medio ambiente

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

En la actualidad el abasto de agua se ha convertido en una necesidad urgente en cualquier plano social. Asegurar un buen almacenaje de agua a las ciudades es prioritario para el correcto desarrollo humano. Este es el caso de la zona conurbada a la Ciudad de México, esta ciudad cuenta con una geografía característica que permite cada año un aporte de agua de lluvia de casi 780 millones de m3 pero solo cerca del 13% (CONAGUA 2002). Además de esto la gran cantidad de desechos de Botellas plásticas se ha convertido en una problemática por la masificación de usos y producción el presente trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar un sistema captador y de almacenamiento de agua pluvial y que tenga como principal característica que sea sustentable, elaborado a partir de la reutilización de botellas PET (escalable).Que , interconectadas, conforman un depósito de agua de tipo vertical, ocupando un mínimo espacio y orientado a satisfacer las necesidades para uso general de servicios sanitarios en la Escuela primaria Instituto Acatitlan ubicada en Tlanepantla de Baz de una manera práctica, ecoeficiente y sostenible. Las Tecnologías sociales que se implementaron en el proyecto deben generar un impacto positivo en los Objetivos de desarrollo Sustentable de ONU con los cuales nos alineamos (#6 Acceso al agua y saneamiento, el numero #13 Acción por el Clima y #11 Ciudades Sostenibles). Lo hacemos buscando fomentar una cultura evidenciada en las creencias, en los valores, en la normatividad, en las prácticas tecnológicas, en las creaciones simbólicas y demás acciones en torno al uso y la preservación del preciado recurso hídricos de nuestra entidad Creamos un ciclo circular; a través de la reutilización de residuos plásticos, transformándolos en un producto innovador, sostenible y que a su vez es considerado una tecnología verde. Misma que integramos de forma apropiada cantidad de procesos operativos del instituto y que como resultado dará una demanda menos recursos, la facilidad de mantenimiento, un menor costo y sobre todo menor impacto sobre el medio ambiente.

Antecedentes

Desde sus inicios el ser humano ha aprovechado el agua superficial como primera fuente de abastecimiento, consumo y vía de transporte por ello el valle de los ríos fue el lugar donde se establecieron las primeras civilizaciones. Allí desarrolló la agricultura y con ello la aplicación más natural de la lluvia. Estos primeros humanos no dependieron directamente del agua de lluvia para su supervivencia debido a la presencia permanente del agua superficial. Cuando las civilizaciones crecieron demográficamente, el agua y el alimento comenzó a ser más demandado, por lo que algunos tuvieron que migrar a zonas más áridas. Entonces comenzó el desarrollo de formas de captación de lluvia como alternativa para el riego de cultivos y el consumo de la población en general (Ballén, 2006). Aunque no se sabe con precisión el origen de los sistemas de captación de lluvia, autores como Ballén (2006) y Gould y Nissen-Petersen (1999) coinciden que provienen de las primeras civilizaciones del Medio Oriente. A continuación, se mencionan algunos ejemplos relevantes de las formas de aprovechamiento de lluvia a través de la historia. En Baluchistan, en la India, hay evidencia de estructuras de piedra para embalse de agua de lluvia, que datan del tercer milenio a.C. (Gould y Nissen-Petersen, 1999). En el Desierto de Negev, en Israel y Jordania, se descubrieron sistemas de captación de lluvia que tienen 4000 o más años de antigüedad. Estos sistemas consistían en el desmonte de loma para aumentar la escorrentía superficial, que era entonces dirigida a predios agrícolas en las zonas más bajas. La Figura 1.0 muestra patios y terrazas utilizadas para captar y almacenar agua de lluvia de las zonas altas de Yemen. Figura 1.0 Construcción en Yemen diseñada para captar agua de lluvia (Ballén, 2006). Durante los tiempos de la República Romana, en los siglos III y IV a.C., la Ciudad de Roma en su mayoría estaba formada por viviendas unifamiliares denominadas la Domus que contaban con un espacio principal a cielo abierto, conocido como atrium, en el que se instalaba un estanque central para recoger el agua de lluvia llamado impluvium. La lluvia entraba por un orificio en el techo llamado compluvium. En América se conoce el caso de los mayas en Yucatán que al pie de la montaña Puuc recogían el agua de lluvia y la almacenaban en chultuns, que eran cisternas excavadas en el subsuelo e impermeabilizadas con yeso, como se muestra en la Figura 2.2. El agua la utilizaban para riego y abastecimiento de la población. Figura 1.1 Chultun maya, depósito subterráneo impermeabilizado con yeso para almacenar agua de lluvia (Gould y Nissen-Petersen, 1999). En Cerros, una ciudad del actual Belice, en el año 200 d.C. los habitantes cavaron canales y depósitos para administrar el agua de lluvia con lo que permitían que la gente permaneciera en la zona durante la estación seca cuando escaseaba el agua. En otras zonas de las tierras bajas, como Edzná, Campeche, los pobladores precolombinos de esta ciudad construyeron un canal de casi 50 m de ancho y de 1 m de profundidad para aprovechar el agua de lluvia. El canal proporcionaba agua para beber y regar los cultivos (Ballén, 2006). Aunque en México las condiciones geográficas son favorables y el desarrollo de este tipo de tecnología es de bajo costo, fácil de construir e implementar, implica poco o nulo consumo de energía, bajo impacto ambiental y muchas otras bondades, en la mayoría del país su uso está limitado a un medio de abastecimiento sólo aplicado en casos extremos de escasez. Existe poca información e interés sobre el potencial de este recurso como una solución sustentable al 22 problema del agua e incluso cierta resistencia a la implementación de estas tecnologías por falta de estudios sobre el tema. En tiempos recientes, algunas investigaciones orientadas al aprovechamiento pluvial y la misma necesidad del vital líquido trajeron como consecuencia ejemplos particulares de aprovechamiento. A continuación, se presenta un ejemplo de implantación de un proyecto de este tipo en la ciudad de México. Un proyecto innovador dentro del Parque Ecológico de Loreto y Peña Pobre, es la casa ecológica muestra creada por la colaboración de universidades y empresas. Esta casa aprovecha los residuos orgánicos en composta y el agua de lluvia. Para esta última se usan tejas y canaletas simples, dirigidas a una batería de filtros de grava, arena y carbón activado en serie (Simón, 2009). En la Figura 2..0 se muestra el sistema de captación de lluvia de la casa ecológica del parque Loreto y Peña Pobre. El diseño capta el agua a través del tejado del techo, la conduce por canaletas hacia filtros para remover materia insoluble y después da un tratamiento secundario para la potabilización del líquido. Un proyecto de asociación civil destacado es “Isla Urbana”. Se sitúa en la Delegación Tlalpan y tiene como objetivo asegurar un futuro sustentable para la Ciudad de México a través de la captación y aprovechamiento pluvial a gran escala. Para ello su trabajo se enfoca en instalar sistemas de captación de lluvia en zonas de bajos recursos que sufren escasez de agua o reciben agua de mala calidad, ya que la carencia de un buen suministro de agua obliga a muchas familias a pagar el servicio de autotanques de agua, método insustentable, ineficiente y sobre todo costoso. Trabajando junto con los vecinos, otras asociaciones y con el gobierno local, el proyecto ha dejado al menos 500 sistemas entre los vecinos y una cultura de cuidado del agua replicable en muchas áreas similares dentro del cinturón verde de la ciudad (Isla Urbana, 2011). Figura 2.0 Sistema de captación de lluvia de la casa ecológica del parque Loreto y Peña Pobre, Ciudad de México. Figura 2.1 Sistema de captación de lluvia del proyecto Isla Urbana (IslaUrbana, 2011). La captación de lluvia se está desarrollando tanto en zonas rurales como urbanas, a nivel doméstico y comunitario. Aunque en México las condiciones geográficas son favorables y el desarrollo de este tipo de tecnología es de bajo costo, fácil de construir e implementar, implica poco o nulo consumo de energía, bajo impacto ambiental y muchas otras bondades, en la mayoría del país su uso está limitado a ser un complemento como un medio de abastecimiento de lo recibido por la red publica o medios locales y sólo es aplicado en casos extremos de escasez. Existe poca información e interés sobre el potencial de este recurso como una solución sustentable al problema del agua e incluso cierta resistencia a la implementación de estas tecnologías por falta de estudios sobre el tema. En tiempos recientes, algunas investigaciones orientadas al aprovechamiento pluvial y la misma necesidad del vital líquido trajeron como consecuencia ejemplos particulares de aprovechamiento.

Objetivo

Diseñar un sistema de captación y aprovechamiento de agua de lluvia a nivel Comercial, para Instituto Acatitlan ene le Municipio de Tlanepantla de Baz en el Estado de México, considerando las características de operación y con el reusó de material mediante el reciclaje de los mismos y los resultados de este trabajo para su propuesta en beneficio de la comunidad escolar.

Justificación

El sitio de interés para el desarrollo de este trabajo es la implementación en el uso operativo sanitario del Instituto Acatitlan en el municipio de Tlanepantla de Baz que se ubica al norte y que tiene colindancia de la Ciudad de México, en la Delegación Gustavo A Madero El uso operativo en el sanitarios en el instituto, representa un gran volumen diario y que hasta el día de hoy este suministro hídrico solo depende de la red de agua potable, por lo que se abastecen usando este medio tinacos y cisternas, método que no cubre completamente con la necesidad y sobre todo tiene costos económicos y ambientales muy alto. El impacto y huella de carbono que genera es demasiado grande. Ninguna de las actividades diarias Como el lavados e manos , la cocinas, limpieza de productos perecederos , llenado de inodoros , limpieza de áreas comunes o el trabajo en laboratorios y talleres pueden ser satisfechas sin abastecimiento de agua en cantidad suficiente. Y cada vez es menos rentable traer el agua de otros estados o seguir explotando el acuífero. Es decir, la infraestructura no es el único remedio a la escasez que se enfrenta. Estudios de viabilidad hechos en la zona concluyen que la aplicación de eco-técnias, como la captación pluvial, para cubrir las necesidades de los habitantes son importantes para mitigar la contaminación ambiental y cumplen con el criterio de sustentabilidad que requiere la zona (De Lorenz, 2009). Por ello se propone aprovechar que hay una gran cantidad de lluvia y que las tecnologías para este fin implican inversión baja y ayudan a disminuir el impacto ambiental y económico del instituto. de hecho, puede captar potencialmente más de 10 000 litros de agua durante la temporada de lluvia. De acuerdo a lo anterior, el reto es el diseño de un sistema de captación y aprovechamiento pluvial para beneficio de toda la comunidad escolar.

Hipótesis

La elaboración de un sistema de captación pluvial con materiales reciclados es una alternativa viable considerando su bajo costo de construcción, implementación y mantenimiento. Al usarlo en la instalación sanitaria del instituto disminuirá el costo operativo del mismo, dará mayores beneficios para el ahorro de agua potable y generará menor impacto ambiental.

Método (materiales y procedimiento)

El eco muro esta desarrollado para una estructura modular conformada por 54 botellas PET interconectadas mediante válvulas regulatorias, además una serie de componentes y accesorios que permitirán, con ayuda de herramientas básicas la construcción del sistema, basado en la reutilización en botellas de 3 litros. El sistema se separa en tres partes principales: el módulo de contención y vaso cavitante, las conexiones hidráulicas y la estructura de cintillos. Cada parte consta de una serie de componentes que permitirá, con ayuda de herramientas básicas, la construcción del eco muro. Para la construcción de la estructura del ecomuro debemos tomar una botella y realizar la perforación. con un sacabocados de 24mm para perforar la base de la botella. A continuación, con la ayuda de una lima perfilar y extraer los excesos de material, provenientes del corte. Enroscamos la tapa a perforar en una botella Con el sacabocados de 19mm realizar la perforación. La cual servirá como sujetador. Refilamos la perforación con ayuda de una lima. Posteriormente hicimos las uniones de los módulos para ello debemos enroscar dos tapas en botellas pequeñas para iniciar el proceso de termo fusión. Usando una superficie plana y antiadherente de preferencia a una temperatura alta continua, hasta llegar al punto de fusión de 220 °C. Procurando unir ambas tapas lo más centrado posible. Como válvulas conectoras se Recortamos 27 niples de 1/2” de 3.5cm de longitud usamos a modo de empaque hule vulcanizado proveniente de una cámara de una bicicleta cortando tiras que pudieran rodear el cuerpo del niple y hacer un sellado adecuado alrededor de las perforaciones. posteriormente se hizo la estructura para unir los módulos con el uso de cintillos plásticos por parejas, haciendo uso solo de una cremallera (El amarre en el paso 4 se debe cerrar en el sitio). Se hizo uso de 4 amarres dobles, formando una “línea”, con el objetivo de garantizar rigidez al sistema. Enroscamos los en cada torre 9 envases dobles haciendo uso de las tapas termo fusionadas y ubicábamos 3 amarres dobles formando nuevamente una línea, pero al sentido contrario. Realizamos el mismo procedimiento con las siguientes 9 torres de botellas. Para la conexión del sistema se usaron Accesorios utilizados para la salida del agua. Utilizar la unión de 2” para marcar y perforar el tubo de PVC como lo indica la imagen. Utilizar la unión de 2” para marcar y perforar el tubo de PVC como lo indica la imagen. Con ayuda de la jeringa, aplicar soldadura en la parte superior del anillo para asegurar la malla de acero inoxidable. Ubicar la malla hasta que haga contacto con el anillo de PVC. Soldar unión sanitaria de 2” para rebose del sistema Perforar tapón de prueba de 4” según el diámetro exterior del niple de 1”. Soldar niple de 3cm de alto. El tapón se ajusta al otro extremo del tubo utilizando cinta de teflón como sello. Esto para facilitar su limpieza.

Galería Método

Resultados

El resultado fue satisfactorio ya que se logró construir el Eco Muro utilizando materiales reciclados y de bajo costo.

Los módulos se conectan de manera óptima y esto permite el almacenamiento del agua de lluvia, así como el buen funcionamiento de la llave de salida.

Galería Resultados

Discusión

El sistema de captación pluvial tiene una viabilidad positiva en la aplicación real en la operatividad diaria en institución educativa para la cual se propuso este proyecto. El captador de agua pluvial se presenta como una alternativa viable ya que utilizará este recurso que por un lado no genera costo, es decir es gratis; por otro lado, los costos de mantenimiento son mínimos ya que el usuario puede realizarlos sin necesidad de tener un conocimiento especializado. El captador de agua pluvial usa materiales que son de fácil adquisición, son económicos, la instalación estructural es rápido y la de vida útil es bastante amplia y sobre todo la reducción del impacto ambiental incrementa el conjunto de beneficios en un mediano y largo plazo.

Conclusiones

Los sistemas de captación y aprovechamiento pluvial tienen el gran potencial de dar los mayores beneficios para el ahorro de agua en el uso diario y si es buscando un ahorro de recursos y buscando el menor impacto ambiental posible. Del desarrollo del sistema de captación pluvial se encuentran las perspectivas de implementación de estrategias para el aprovechamiento en zonas donde no poseen infraestructuras suficientes y poder con ellos propiciar un beneficio a los habitantes y o otros usuarios de la infraestructura. También el conocer la viabilidad y beneficios de la captación de agua de lluvia nos da la posibilidad de plantear el uso en la totalidad de los servicios y espacios de la institución que es un trabajo importante ya que podría llevarse a cabo y complementarse con el propio suministro público que se recibe en la escuela. EL planteamiento que se usó en el proyecto desde el punto de vista de la sustentabilidad lo encamina a ser agente que contribuya de manera significativa con la reducción en el energética y emisiones de carbono. Y en conjunto con el ahorro de materiales y recursos apoyado en las alternativas sustentables. Una recomendación de investigación que ayudaría a fomentar el uso del agua de lluvia en ciudades consta de un estudio amplio en tiempo sobre la calidad del agua de lluvia en ambientes dentro y alrededor de la Ciudad de México para poder inclusive llevarlo a un consumo humano.

Bibliografía

ABEDROP, S., 2012. El gran
reto del aguaen la
ciudadde México.
• México,D.F.: Sistema de Aguas
de la Ciudad de México.
• ADLER, I., CARMONA, G. &
BOJALIL, J.A., 2008. Manual
de
• captación de aguas de lluvia
para centros urbanos. México:
Programa de Naciones Unidas
para el Medio Ambiente & IRRI
México.
• AGUILERA KLINK, F., 2008.
La nueva economía del agua.
Madrid: La catarata.
• ANGELES VALENCIA, A. ET
AL., 2011. El agua, su
utilización y reutilización en
diferentes géneros de edificios.
México: Plazola Editores.
• Añaya Garduño, M., 2011.
Captación de agua de lluvia,
Solución caída del cielo.
México: Captación y
aprovechamiento de agua
pluvial en vivienda urbana de la
Ciudad de México. Tesis de
Maestría. D.F., México:
Facultad de ArquitecturaUNAM. (67.11), pp.2511-18.
• CONAGUA, 2009. Semblanza
Histórica del Agua en México.
México,D.F.: SEMARNAT.
• MORGADO RANGEL, José
Andrés; RAMÍREZ LÓPEZ,
Elizabeth Patricia; SANDOVAL
VERA, Salvador De Jesús.
Diseño de un captador solar
aprovechando el agua pluvial
en la Ciudad de México. Tesis
Doctoral.
• JUÁREZ ROJO, Jesús
Emanuel, et al. Sistemas
biomiméticos de captura y
filtración de agua pluvial para
casas particulares y unidades
habitacionales. Química Hoy,
2012, vol. 2, no A.
• GUNTHER, Vanessa Sattele.
El pensamiento sistémico para
la vivienda sostenible en la
Ciudad de México. Economía
Creativa, 2019, no 11, p. 8-37.

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography