Por Peter S. Cartwright, PE
Aguas pluviales/de lluvia
La recolección y el consumo de aguas pluviales ha sido una práctica común de la humanidad durante varios siglos. Para minimizar la contaminación, la práctica normal consiste en recolectar el agua de lluvia de un techo, por medio de canaletas, dirigiendo el agua a través de bajantes y hacia barriles de captación de aguas pluviales o cisternas. Las aguas pluviales se encuentran contaminadas por partículas y gases presentes en el aire, así como por la suciedad presente en el techo (excrementos de aves y animales, hojas, tierra, etc.). Las escorrentías de aguas pluviales de carreteras, estacionamientos, etc., pueden ser recolectadas, tratadas y reutilizadas; sin embargo, su tratamiento es mucho más complicado debido a la carga pesada típica de los suelos, grasas y otra contaminación de la superficie del suelo.
Introducción
Antes del desarrollo de los procesos de tratamiento, las aguas pluviales eran la principal fuente de agua potable para aquellas personas para las que no estaban disponibles otras fuentes de agua limpia (ríos, lagos, etc.).
A medida que las ciudades se desarrollaban, las infraestructuras se hacían más centralizadas y los municipios asumían la responsabilidad de recolectar las aguas pluviales (agua de lluvia), generalmente descargándola al lago o río más cercano. Los sistemas de captación de aguas pluviales de los hogares (generalmente de fabricación casera) que utilizan canaletas, bajantes y barriles para almacenar agua de lluvia, habían sido empleados comúnmente para recolectar agua para los jardines, incluso aquellos que desaparecieron del paisaje urbano estadounidense hacia varias décadas. Aún bastante común en Europa para aplicaciones de agua no potable, y ampliamente utilizado en los países en vías de desarrollo para todas las aplicaciones, la recolección de aguas pluviales es una fuente de agua importante y relativamente inexplotada, disponible para su recuperación y reutilización.
Nuestro aire ha sido contaminado cada vez más por años de comportamiento irresponsable por parte de todos los segmentos de la sociedad, y es ahora mucho más sucio que cuando el agua de lluvia era captada y consumida hace miles de años. Asimismo, las normas de calidad del agua potable se están volviendo cada vez más estrictas. A pesar de esto, el tratamiento de aguas pluviales requiere generalmente menos tecnología que para cualquier otra fuente de aguas residuales. La razón es porque el agua de lluvia es la más pura de prácticamente todas las fuentes de agua, es naturalmente suave y no contiene sub-productos de la desinfección. Cuando se utiliza para la mayoría de las aplicaciones no potables (riego de jardines, riego de parques, etc.), requiere poco o ningún tipo de tratamiento.
Los atributos del agua de lluvia cosechada incluyen:
• El agua es gratis; los únicos costos de utilidad son para su recolección y uso.
• El agua captada se utiliza cerca de la fuente; bajo costo de distribución.
• La recolección de aguas pluviales reduce los caudales hacia los desagües pluviales y reduce la contaminación no puntual.
• La recolección de aguas pluviales reduce la presión de expansión en las plantas municipales de tratamiento de agua.
• Los desbordamientos de los tanques de recolección pueden recargar los acuíferos.
• Aumenta o reemplaza cantidades limitadas de agua subterránea
• Proporciona una alternativa de buena calidad si la calidad del agua subterránea es inaceptable
• Proporciona una fuente si las cargas del grifo son demasiado altas para la conexión del suministro de agua
• Reduce la erosión en entornos urbanos
• Fuente de agua naturalmente suave (no hay necesidad de utilizar suavizantes de agua)
• Proporciona agua con un pH neutro/ligeramente ácido
• El agua no contiene sodio; importante para aquéllos con dietas bajas en sodio
• Agua de buena calidad para riego paisajístico
• Agua para usos interiores no potables
• Agua potable para el consumo humano, después de un tratamiento adecuado
• Ayuda a las compañías de servicios públicos a reducir la demanda máxima de agua en el verano
• Proporciona agua para plantas de refrigeración y aire acondicionado
• Proporciona agua para la protección contra incendios
• Ahorra dinero para las facturas de los consumidores
La recolección de agua de lluvia también proporciona varios beneficios adicionales. Como es suave, no produce incrustaciones en los calentadores de agua, fontanería, grifos y cabezales de ducha. El agua de lluvia requiere menos jabón y detergente que la mayoría de los suministros públicos de agua debido a su suavidad natural. En particular, esta fuente de agua puede ser valiosa para los hoteles, ayudándoles a reducir el uso de los suministros municipales de agua y la cantidad de detergentes utilizados para el lavado diario.
La recolección de agua de lluvia es aplicable no sólo para casas, sino para todos los demás tipos de edificios y estructuras; prácticamente cualquier cosa que tenga un techo. Una pulgada de lluvia proporciona 620 galones de agua por cada 1,000 pies cuadrados de área de techo. En el sistema métrico, un centímetro de precipitación en un metro cuadrado de superficie de recolección depositará aproximadamente 10 litros de agua. Dependiendo del lugar, las restricciones legales pueden limitar el uso de agua recuperada para fines potables. Algunas leyes requieren la desinfección de toda el agua introducida en el edificio, aunque sólo sea para descargar los inodoros.
Patrones de lluvia y calidad
La frecuencia de los eventos de lluvia y las cantidades de lluvia varían considerablemente de una zona geográfica a otra. Sin embargo, los patrones históricos suelen estar disponibles para su uso en el diseño del sistema de recolección de agua de lluvia. Aunque el agua de lluvia es invariablemente más limpia el agua de tormentas, aun así no está libre de toda contaminación.
Todo el aire contiene partículas, líquidos y gases formados por procesos naturales, tales como la erosión de las superficies de tierra que producen polvo, salinización de la acción de las olas oceánicas, descomposición biológica, incendios forestales, reacciones químicas de los gases atmosféricos y actividad volcánica, así como aquéllas de origen humano: industria, agricultura, transporte (incluyendo la aviación) y construcción. La composición de estos contaminantes en el aire varía ampliamente dependiendo de su fuente. Pueden contener gases, sales (predominantemente sulfatos), minerales (tales como sílice), materiales orgánicos y, en la mayoría de los casos, agua.
La acción bacteriana en el agua captada puede producir gases (como sulfuro de hidrógeno) que son tanto desagradables como peligrosos. Esto apoya el valor de la inactivación microbiana rigurosa. Con respecto a los usos potables, la adsorción de carbón activado suele ser eficaz en la eliminación de estos gases.
Para evitar que el nivel aparente y la diversidad de contaminantes en el agua de lluvia colectada lo desanime a uno, es importante recalcar que tanto el tipo como la concentración de contaminantes presentes en el agua de lluvia captada, son mucho menores que los encontrados en la mayoría de los suelos y aguas superficiales. Este es un incentivo primario para considerar el agua de lluvia como un recurso para aumentar (o reemplazar) otras fuentes de agua en aplicaciones residenciales, comerciales, industriales y agrícolas.
Componentes del sistema
Un sistema de recolección de agua de lluvia está compuesto de los siguientes componentes:
• Superficie de captación (generalmente un techo)
• Sistema de transporte (canaletas, bajantes y tuberías)
• Desviador y filtros “First Flush” para la eliminación de basura del techo
• Tanque de recolección/ cisterna
• Sistema de distribución
De ser necesario, el agua captada es tratada directamente con tecnologías dictadas por el uso previsto y/o los requisitos reglamentarios, y luego es distribuida para su uso. Un enfoque opcional es incluir un “depósito de día” para el almacenamiento interno, distribución y reposición del agua municipal.
Superficie de captación
Esto es generalmente un techo inclinado o plano. Debido a que el material del techo puede tener un impacto significativo en la calidad del agua de lluvia captada, es importante discutir los tipos distintos tipos de materiales.
• Metales
– El aluminio es el mejor material para techos de metal, ya que es muy inerte, liberando sólo niveles insignificantes en el agua captada.
– Las láminas de metal galvanizado están disponibles en una serie de formulaciones de aleación, con o sin superficies pintadas.
– Las láminas de acero, debido a su mala resistencia a la intemperie, ya no son utilizadas ampliamente hoy en día.
– Las láminas de plomo y cobre no se recomiendan debido al potencial de que estos metales sean lixiviados en el agua.
• Materiales cerámicos
– Las baldosas de arcilla son muy inertes; Sin embargo, a menos que estén selladas, son porosas y tienden a absorber un porcentaje (tanto como 10 por ciento) del agua de lluvia.
– Las baldosas de hormigón tienen características de absorción similares a la arcilla, pero tienden a neutralizar el pH algo ácido de la mayoría de las aguas pluviales.
– Las baldosas de pizarra son inertes, lisas y densas. Como resultado de ello, son probablemente el material de techo idóneo.
• Materiales compuestos
Los techos de tejas/láminas asfálticas son generalmente hechos a base de asfalto, a menudo contienen rellenos y cualquier cantidad de materiales potencialmente contaminantes. Esto, además del hecho de que son bastante porosos, los hace generalmente indeseables como superficies de recolección/captación de agua.
Diseño de sistemas
El diseño de un sistema de recolección de agua de lluvia está influenciado por las siguientes consideraciones:
• Tipo de edificio (residencia, edificio de oficinas, etc.)
• Usos previstos del agua (descarga del inodoro, uso en la cocina, etc.)
• Reglamentos aplicables
• Clima local
• Situación económica
Los componentes básicos del sistema de recolección de agua de lluvia han sido descritos anteriormente; sin embargo, la selección y montaje de éstos y posibles componentes adicionales, el grado de automatización y monitoreo, etc., forman parte del diseño total del sistema. Las Figuras 1 y 2 son ilustraciones de una instalación residencial grande y una instalación de oficina.
Captación de aguas pluviales
El agua de lluvia que cae sobre superficies a nivel del suelo, tales como estacionamientos, calzadas, calles, aceras, etc., puede definirse como agua de tormenta. Además, puede incluir inundaciones de desbordamiento de ríos o lagos, u otros eventos similares. Al igual que con la recolección de aguas pluviales, un tanque o cisterna se utiliza para captar el agua de lluvia para su tratamiento y el uso posterior. Un ejemplo de esto se ilustra en la Figura 3.
Conclusión
Este artículo ha descrito las fuentes económicas y fácilmente disponibles de aguas de lluvia y tormenta, y ha detallado los sistemas de diseño y distribución para cada una de ellas. Un artículo próximo discutirá las opciones apropiadas de tecnologías de tratamiento para condicionar esta agua para las varias aplicaciones.
Acerca del autor
El Ing. Peter S. Cartwright, Ingeniero Profesional (PE), Especialista Experto en Agua, es presidente de Cartwright Consulting Company. Ha estado en la industria de tratamiento de agua desde 1974, ha sido autor de más de 300 artículos, ha dado pláticas y presentaciones en más de 300 conferencias alrededor del mundo, y ha recibido tres patentes. El Ing. Cartwright ha presidido varios comités y grupos de trabajo de la Asociación de la Calidad del Agua (WQA, en inglés) y ha recibido el Premio al Mérito de dicha organización. Es miembro del Comité de Revisión Técnica de nuestra revista hermana en lengua inglesa, WC&P, desde 1996. Su experiencia incluye procesos de separación de alta tecnología, tales como ósmosis inversa, ultrafiltración, microfiltración, electrodiálisis, desionización, adsorción de carbono, ozonación y destilación. Además, el Ing. Cartwright es Asesor Técnico de la Canadian Water Quality Association. Puede ser contactado marcando al (952) 854-4911; Fax (952) 854-6964; pscartwright@msn.com o www.cartwright-consulting.com