Revista Científica Unanchay ISSN 2953-6707
Volumen 1. Número 1. Año 2022.
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Estudio de viabilidad de un sistema de captación de agua lluvia en
Guamaní – Quito
Feasibility study of a rainwater harvesting system at Guamani – Quito
Isaac Simbaña 1, William Quitiaquez 2, Leonidas Ramírez 3, David Saquinga 4.
1
Resumen:
Al sur de Quito, en la parroquia de Guamaní, se presenta desabastecimiento de agua.
Debido a esta problemática, se planteó la investigación para considerar la viabilidad
técnica y económica del diseño de un sistema de recolección de agua lluvia. Se
analizó las precipitaciones mensuales y volumen de agua capaz de captarse en un
lugar establecido. El diseño propuesto consideró el consumo de una vivienda familiar
promedio, de cuatro integrantes, con un requerimiento de 150 L por persona. La
demanda mensual para una familia es de 18 m3 de agua y el volumen captado
anualmente en la parroquia fue 6.68 m3, en promedio. El ahorro máximo se
presentaría en abril y el mínimo en julio, consumiendo 6.10 y 17.21 m3 de agua
potable, respectivamente. Los costos de implementación llegarían a USD 460.76 y se
generaría un ahorro mensual promedio de USD 115.50, presentando un tiempo de
recuperación de cuatro años, aproximadamente.
Palabras clave: Agua lluvia, abastecimiento de agua, demanda de agua, sistema de
recolección.
Abstract:
There is a water shortage in Guamaní, to the south of Quito. Due to this problem, this
investigation was proposed to consider the technical and economic viability of
designing a rainwater harvesting system. Monthly rainfall and volume of water capable
of capturing in an established place were analyzed. The proposed design has
considered the consumption of an average family home with four members, requiring
150 L per person. The monthly demand for a family is 18 m3 of water, and the average
volume captured annually in Guamaní was 6.68 m3. The maximum savings would
occur in April and the minimum in July, consuming 6.10 and 17.21 m3 of potable water,
1
Instituto Superior Universitario Sucre, Magíster en Métodos Matemáticos y Simulación Numérica en
ingeniería, Ingeniero Mecánico, https://orcid.org/0000-0002-3324-3071.
2 Universidad Politécnica Salesiana, Ph.D. en Ingeniería, Magíster en Gestión de Energías, Magíster
en Ingeniería, Ingeniero Mecánico, https://orcid.org/0000-0001-9430-2082.
3 Universidad Politécnica Salesiana, Magíster en Mecánica, Ingeniero Mecánico, https://orcid.org/0000-
0003-2569-2974.
4 Instituto Superior Universitario Sucre, Ingeniero Mecánico, https://orcid.org/0000-0001-8353-1621
Autor de correspondencia: isimbana@tecnologicosucre.edu.ec
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respectively. The implementation cost would reach USD 460.76, and an average
monthly saving of USD 115.50 would be generated, with a recovery time of four years,
approximately.
Keywords: Rainwater, supply water, storage system, water demand.
Historial del artículo
Recibido para evaluación: 01 diciembre 2022.
Aprobado para publicación: 14 diciembre 2022.
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Introducción
El aumento de la población a nivel mundial y los constantes cambios climáticos en
muchas ciudades, genera situaciones críticas de inconformidad para la calidad de
vida del ser humano. Por esto, el racionamiento se vuelve escaso y siendo de interés
para los investigadores en la generación de diferentes sistemas de purificación de
agua de lluvia (Sánchez, Cohim, & Kalid, 2015). Ante esta problemática, es necesario
propuestas tecnológicas que aumenten la cantidad de agua dulce, con calidad
aceptable y sin riesgo ambiental. Las distintas tareas realizadas por el hombre han
provocado una alteración en el entorno, obteniendo niveles de contaminación en el
agua, llegando a no ser apta para el consumo humano. Por esta razón,
Balcazar et al. (2019) concluyen que los procesos para el tratamiento del agua son
cada vez más difíciles.
Las aplicaciones de aprovechamiento de agua lluvia principalmente son dos, los
sistemas de captación de agua de lluvia (SCALL) y los sistemas de captación de agua
pluvial en techos (SCAPT) (Torres R. , 2019). La revisión de la literatura que aborda
este tema ha particularizado en el agua de lluvia para su uso en cisternas de inodoros,
riego de áreas verdes, limpieza de pisos, lavado de vehículos, contra incendios y
lavado de ropa. Se componen de varios elementos que tienen como función, captar,
conducir, filtrar y almacenar el agua lluvia. Sin embargo, bajo determinadas
circunstancias, como en edificios, se agregan dispositivos con el propósito de
bombear y distribuir.
Chacón et al. (2014) diseñaron un sistema de captación de agua lluvia para la
producción de pepino persa en un invernadero ubicado en México. El sistema
presentó un área de captación de 1 000 m2 y una precipitación neta anual de 40 mm,
obteniendo como resultados la obtención de 541.7 m3. De esta manera, se llega a
satisfacer al 100% la demanda hídrica, existiendo un excedente del 6% de la
demanda necesaria. Por lo que se concluyó que, este sistema es una solución viable
para los efectos generados por la sequía y la sobre explotación de mantos acuíferos
para la generación de alimentos.
El estudio de las precipitaciones para el diseño de sistema en una finca ubicada en
la llanura sur en Cuba fue presentado por Ricardo et al. (2020). Se diseñó un sistema
de recolección de agua lluvia, teniendo como datos una precipitación promedio anual
de agua lluvia de 1543 mm y un área de captación de 261 m2. El sistema ha sido
capaz de almacenar 237.4 m3 en los meses de más lluvia, mientras que el año
restante de sequía se almacenó 78.23 m3. Entonces, se garantiza el suministro de
agua durante los meses de sequias, para uso doméstico, de una familia de
6 personas y abasto para 282 animales.
Aguilar y Carreón (2018) desarrollaron el análisis de viabilidad de un sistema de
captación de agua lluvia para el departamento de psicología de una escuela ubicada
en México. El muestreo identificó a cinco personas, cada una consume 25 L, en
promedio, teniendo un área de captación de 110 m2. Se llegó a determinar un volumen
máximo de captación de 20.75 m3 y un volumen mínimo de 3.80 m3, siendo de junio
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a septiembre los meses de más captación. Se determinó que la implementación del
sistema SCALL es viable, ya que permite el ahorro del consumo de agua potable.
La validación de un prototipo de sistema captación de agua de lluvia para uso
doméstico y consumo humano fue presentada por Avelar et al. (2019). La
investigación se desarrolló en Achotes, México, teniendo como objetivo abastecer de
agua a 11 familias. En el sector, se identificó una precipitación media anual de
939.8 mm y el prototipo evaluado presenta un área de captación de 18 m2. De esta
manera, cada familia aprovecha 17 m3 de agua cada año, aproximadamente. Los
autores afirmaron que, el diseño fue adecuado para proveer de agua al sector,
obteniendo una recepción positiva por la comunidad, debido a la comodidad,
versatilidad del funcionamiento y facilidad de implementación.
Chino, Velarde y Espinoza (2016) desarrollaron un sistema de captación de agua
lluvia para el consumo humano en una comunidad en Perú. Para el sistema se
consideró una familia de cuatro integrantes, con un consumo 73 m3,
aproximadamente. El área de captación fue 120 m2 y la precipitación neta de
721.44 mm. El estudio determinó que, en los meses de diciembre a marzo la familia
consume 24.2 m2 y el volumen restante es almacenado en una cisterna. De esta
manera, Por lo tanto, se concluyó que el sistema permite abastecer los requerimientos
de agua de la población. Además, los parámetros de la calidad de agua están dentro
de los niveles permitidos por los estándares nacionales de calidad ambiental.
Esta revisión de la literatura ha permitido evidenciar que, el aprovechamiento de
agua fluvial es útil y necesario para el ser humano, además de contribuir al desarrollo
sustentable. La tabla 1 se observa el estudio realizado por diferentes autores con el
propósito de mostrar las formas de recolección de agua fluvial y los parámetros
definidos para mejorar su implementación.
Tabla 1
Investigaciones realizadas con diferentes métodos de recolección agua lluvia.
Fuente: Autores.
Chacón et
al. (2014)
Ricardo et
al. (2020)
Aguilar y
Carrión
(2018)
Avelar et al.
(2019)
Chino,
Velarde y
Espinoza
(2016)
País de desarrollo
Cuba
México
México
México
Perú
Precipitación media
anual [mm]
40
1 543
---
939.8
721.44
Área de captación [m2]
1 000
261
110
18
120
Volumen máximo
captado [m3]
541.7
237.4
20.75
45
73
Volumen mínimo
captado [m3]
---
78.23
3.80
---
---
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El objetivo de esta investigación es analizar la factibilidad de la implementación de
una propuesta de solución tecnológica, con la implementación al utilizar un SCALL en
la ciudad de Quito. Se enfatiza en el aprovechamiento de recursos renovables como
alternativa sustentable para el ahorro de agua potable. También se toman en cuenta
los beneficios que implica utilizar este sistema, considerando la capacidad de
abastecimiento para una familia promedio compuesta de cuatro personas.
Este documento está presentado de la siguiente manera, la metodología describe
las características del sistema, la síntesis de diferentes parámetros meteorológicos y
el planteamiento de modelos matemáticos a utilizarse. Los resultados presentan el
análisis de los valores obtenidos, que se complementan con la discusión, donde se
plantea la viabilidad del diseño propuesto. Por último, las conclusiones plasman el
criterio de los autores luego del análisis de resultados.
Metodología
Esta investigación tiene un enfoque cuantitativo, utilizado para determinar la
precipitación y el volumen captado de agua lluvia. Ha sido complementado
cualitativamente, mediante el diseño de componentes estructurales para la
implementación del sistema.
Además, se ha considerado un diseño experimental, con el volumen de agua
captado como variable y la influencia de otros factores, la precipitación, temperatura
ambiente, costos. El método inductivo-deductivo ha sido aplicado en la revisión del
estado del arte acerca de estos sistemas, proponiendo una alternativa que considera
los requerimientos y el criterio profesional de los autores.
Descripción del sistema
El sistema de captación de agua lluvia (SCALL) consiste en interceptar, recolectar
y almacenar agua lluvia, utilizado a nivel domiciliario. Está formado por diferentes
elementos para su correcto funcionamiento, como una superficie de captación de
agua, un sistema de recolección y distribución.
También consta de un desviador de primeras lluvias y, finamente, un sistema de
almacenamiento, como tanques o cisternas. Además, dependiendo de las
aplicaciones que se le vaya a dar, se utilizan filtros para obtener agua de mejor
calidad.
La figura 1 esquematiza un diagrama del sistema SCALL, siendo muy versátil y
adaptable a zonas urbanas y rurales, con bajo costo de construcción. Debido a esto,
los sistemas SCALL se han convertido en una forma eficiente y amable con el medio
ambiente para la reutilización del agua lluvia.
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Figura 1
Sistema de captación de agua lluvia (SCALL)
Fuente: Rodríguez et al. (2022)
Precipitaciones en la ciudad de Quito
Quito está situada en la vertiente interandina de la Cordillera Occidental, alineada
de sur a norte por más de 50 km, flanqueada por el volcán Pichincha a 4680 msnm y
el Atacazo por el oeste, además del sistema de Puengasí–Guanguiltagua al este
(Seidel, Perugachi, García, & González, 2019). La figura 2 presenta la ubicación
espacial de la ciudad, se asienta sobre una llanura lacustre que ocupa el eje de la
depresión a una cota promedio de 2800 msnm, y que corresponde a una planicie
relacionada con una falla geológica longitudinal de 45 km (Villacis & Marrero, 2017).
Figura 2
Ubicación espacial de las ciudades de Quito
Fuente: NASA (2022).
Villacis y Marrero (2017) analizaron las precipitaciones en la ciudad de Quito,
mencionando que en décadas recientes y en diferentes zonas del Ecuador, el clima
ha tenido un comportamiento anómalo. Es decir, ha traído como resultado la
variabilidad en el comportamiento de parámetros, como la humedad, neblina, las
temperaturas máximas y mínimas, las alturas pluviométricas. En el caso específico
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de la precipitación, se detectan variaciones persistentes en su comportamiento
multianual, con respecto a los valores máximos y mínimos, así como el adelanto y/o
retardo de los períodos lluviosos que eventualmente están siendo precedidos por
períodos de sequía.
En Quito, la temporada de lluvia es fresca y nublada, mientras que la temporada
seca es cómoda y parcialmente nublada. Durante el transcurso del año, la
temperatura generalmente varía entre 9 a 19 °C y rara vez baja a menos de 7 °C o
sube a más de 21 °C.
La tabla 2 presenta las diferentes temperaturas y precipitaciones medias de todos
los meses del año. Se visualiza que los meses de febrero, marzo y abril se encuentran
los mayores niveles de precipitación media, donde la temperatura ronda los 10 °C. La
Administración Nacional Atmosférica y Oceanica (NOAA, por sus siglas en inglés)
(2022), indica que, en los meses de junio, julio y agosto, se obtiene los valores más
bajo de la precipitación media, con valores de temperatura media que van desde los
9 a 20°C.
Tabla 2
Datos climáticos y precipitación media de la ciudad de Quito
Fuente: NOAA (2022).
Nota: T es temperatura.
Consumo diario de agua de una persona
La tabla 3 contiene las diferentes actividades cotidianas que realiza una persona
promedio durante un día normal. Por ello, es necesario añadir un sistema que permita
una sostenibilidad de este recurso en actividades domésticas que no requieran agua
potable como suministro de conservación del recurso de agua. Los datos son
correspondientes a la Empresa Pública Metropolitana de Agua Potable y
Saneamiento (EPMAPS).
Mes
Tmax / Tmin [°C]
Precipitación Media [mm]
Enero
19 / 9
120
Febrero
19 / 10
137
Marzo
19 / 9
163
Abril
19 / 10
189
Mayo
19 / 9
116
Junio
19 / 9
56
Julio
19 / 8
22
Agosto
20 / 9
32
Septiembre
20 / 9
84
Octubre
20 / 9
130
Noviembre
19 / 9
120
Diciembre
19 / 9
104
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Tabla 3
Consumo de agua diario por persona según actividad
Consumo [%]
31.5
29.5
12.3
6.2
6.2
4.8
4.1
2.7
2.7
Fuente: Baquero (2013).
La Organización Mundial de la Salud (OMS), manifiesta que una persona no
debería consumir más de 110 litros de agua en todas las actividades que realizan. Sin
embargo, estudios realizados en la ciudad de Quito muestran que el consumo es de
220 litros diarios por personas. Normalmente el agua que se origina en los pajonales
que rodea la ciudad, una de esas fuentes es la laguna salve Facche y tarda más de
siete horas en purificarse desde su captación.
Durante la etapa seca, el consumo de la ciudad aumenta en un 20%, se reflejan
una demanda de agua del 7.66 m3. El consumo de 200 a 220 L de agua por día y
viendo el crecimiento de alrededor de 20 litros se debe a que en los diferentes meses
secos las personas consumen una mayor cantidad del líquido vital. Torres et al. (2020)
indican que, el agua no es únicamente para cubrir sus necesidades, sino también para
regar plantas, lavar el carro, asentar el polvo, entre otras funciones.
Costo del consumo de agua potable
Según EPMAPS Quito (2019), el costo del consumo de agua de penderá de los
metros cúbicos consumidos. La tabla 4 presenta los diferentes costos por el consumo
doméstico mensual de agua potable en un medidor Se define el consumo desde
0 m3 hasta más 18 m3, donde, dependiendo del consumo, se establece una tarifa
básica y una tarifa por metro cubico.
Tabla 4
Consumos doméstico, oficial y municipal vigente a partir de consumos de 2015
Rango de consumo
0 – 11 m3
12 – 18 m3
> 18 m3
Tarifa básica [USD]
0.00
0.31
3.41
0.43
6.42
0.72
Fuente: EPMAPS Quito (2019).
Nota: El cargo fijo por conexión es de USD 2.10.
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Modelos matemáticos en SCALL
Para el análisis de un sistema de captación de agua, es necesario obtener datos
de precipitación media y precipitación neta. Para esto, se utiliza la ecuación 1
presentada por Imteaz y Shadeed (2022), donde se especifica la cantidad de agua
lluvia con una precipitación media mensual igual o mayor a 40 mm, valores utilizados
en este trabajo:
1
; 40
n
N m m
j
P P k P mm
=
=
(1)
Donde, PN es la precipitación neta, Pm es la precipitación media mensual, k es un
coeficiente adimensional con el valor de 0.85. El diseño SCALL está dirigido a calcular
el volumen captado de agua (Vagua) capaz de ser recogido en cierta superficie y así
cubrir la demanda de sus habitantes mediante la ecuación utilizada por Freni y Liuzzo
(2019):
1000
m e E
agua
P A C
V
=
(2)
Donde Pm es la precipitación neta mensual, Ae es el área efectiva de captación y
CE es el coeficiente de escurrimiento adimensional. Para determinar demanda
mensual de agua (Da), López, Cavazos y Vera (2016) utilizaron la siguiente ecuación:
1000
a v m
a
C O D
D
=
(3)
Donde Ca es el consumo de agua por habitante y Dm son los días del mes. Bashar,
Karim e Imteaz (2018) definieron el caudal de recolección de la canaleta (Qc) como:
0.277
c ll
Q Ae I=
(4)
Donde Ill es la intensidad de agua lluvia y el valor de 0.277 es el factor de
conversión. Finalmente, Riaño (2019) determinó la velocidad con que se transporta el
agua a la canaleta (Vc) después de la recolección en el área, prevista con anterioridad,
como:
21
32
1
c
V R S
n
=
(4)
Donde n es el coeficiente de rugosidad del material de la canaleta, R es el radio
hidráulico de canaleta y S es la pendiente. Para determinar el caudal que puede
transportar la canaleta (𝑄󰇗𝑐) se utilizó el modelo planteado por Kuok y Chiu (2020):
c T c
Q A V=
(4)
Parámetros del diseño
Para el diseño de un sistema SCALL se considera los valores de la tabla 5, donde
se asume un área superficial de 70 m2 y el material de la superficie es concreto con
un factor de escurrimiento de 0.9. Se ha considerado un consumo de 150 L debido a
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que el agua que se obtiene mediante SCALL no es para consumo humano (Rosero,
García, Sempértegui, & Miño, 2015).
Tabla 5
Propiedades del diseño
Propiedades
Valor
Unidad
Área Superficial
70
m2
Factor de escurrimiento
0.9
N/A
Consumo de diario de agua por persona
150
L
Intensidad de lluvia
0.0797
m·h-1
Rugosidad de la canaleta
0.009
µm
Pendiente
2
%
Precipitación máxima diaria
13
mm
Fuente: Rosero et al. (2015).
Según datos del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI, 2019) la
intensidad de lluvia en la ciudad capital para un período de recuperación de 10 años
y en un tiempo de 15 minutos es de 0.0797 m·h-1. El Instituto Nacional de Estadísticas
y Censo (INEC, 2021) indica que el tamaño promedio de una familia en el Ecuador es
de 3.9, aproximando el valor a 4 persona por vivienda
Resultados
Para determinar la viabilidad del sistema SCALL, es necesario conocer los valores
de volumen captado y la demanda mensual. Para realizar este análisis, se utilizaron
los valores de la precipitación media de la tabla 2 y las propiedades de la tabla 5.
Además de la aplicación de las ecuaciones para obtener los siguientes resultados que
se presentan a continuación. La tabla 6 muestra que, los meses de febrero, marzo y
abril es cuando se obtuvo la mayor cantidad de volumen captado. Los valores van
desde 8.6 hasta 11.9 m3. Mientras que, junio, julio y agosto son los meses con la
menor captación de agua lluvia, de 1.38 hasta 3.52 m3. Entonces, la demanda
mensual está de 18 y 18.6 m3, siendo únicamente el mes de febrero el de demanda
mensual de 16.2 m3, esto debido a que es el mes con la menor cantidad de días.
Tabla 6
Volumen captado y demanda mensual
Mes
Volumen captado
[m3]
Demanda
mensual [m3]
Consumo total
[m3]
Enero
7.560
18.6
11.040
Febrero
8.631
16.2
7.569
Marzo
10.269
18.6
8.331
Abril
11.907
18.0
6.093
Mayo
7.308
18.6
11.292
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Junio
3.528
18.0
14.472
Julio
1.386
18.6
17.214
Agosto
2.016
18.6
16.584
Septiembre
5.292
18.0
12.708
Octubre
8.190
18.6
10.410
Noviembre
7.560
18.0
10.440
Diciembre
6.552
18.6
12.048
Fuente: Autores.
Para realizar el análisis económico del sistema SCALL, se utilizaron los valores de
la tabla 4, incluyendo los rangos del costo de consumo de agua potable donde se
tiene un costo fijo de USD 2.10 por la conexión. Estos valores van cambiando en
función de la cantidad de agua potable consumida. Al analizar los resultados
obtenidos de la demanda mensual y consumo total, se utilizaron diferentes rasgos de
consumo. La figura 3 permite observar la comparativa entre el consumo de agua
potable al utilizar el sistema SCALL y sin éste. El mes de abril genera el mayor ahorro
de agua potable, con un consumo de 6.093 m3. Mientras que, en los meses de junio,
julio y agosto, el ahorro es insignificante teniendo un consumo de agua potable desde
14.47 hasta 17.21 m3. Entonces, se afirma que los meses restantes se alcanzaría un
ahorro mayor a los 5.3 m3.
Figura 3
Consumo de la red de agua potable
Fuente: Autores.
La tabla 7 resume los resultados de manera comparativa, entre la implementación
del sistema SCALL y sin utilizarlo. El mes de marzo y octubre se logran obtener un
ahorro de USD 17.23 a 16.58, mientras que, en los meses de junio y septiembre el
ahorro sería apenas USD 1.52 y 2.28.
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Tabla 7
Análisis económico del sistema SCALL
Mes
Con SCALL
[USD]
Sin SCALL
[USD]
Ahorro
[USD]
Enero
8.16
19.81
11.65
Febrero
2.35
10.38
8.03
Marzo
2.58
19.81
17.23
Abril
1.89
11.15
9.26
Mayo
8.27
19.81
11.55
Junio
9.63
11.15
1.52
Julio
10.81
19.81
9.00
Agosto
10.54
19.81
9.27
Septiembre
8.87
11.15
2.28
Octubre
3.23
19.81
16.58
Noviembre
3.24
11.15
7.91
Diciembre
8.59
19.81
11.22
Ahorro Total
115.50
Fuente: Autores.
Con los datos obtenidos, se presentó un diseño de SCALL, iniciando con la
selección de un tanque de almacenamiento de 1 m3. Solano et al. (2017) utilizan el
valor más alto del volumen mensual captado, considerando que la demanda mensual
es más alta que la del volumen captado.
Mediante la ecuación 2 y el valor de la precipitación máxima diaria, se obtuvo un
volumen de captación máxima diaria de 0.819 m3. Al comparar este valor con la
demanda diaria, de 0.6 m3, se obtiene una diferencia de 0.219 m3 en los meses con
más precipitaciones. De esta manera, se afirma que, el tanque de 1 m3 es capaz
almacenar todo el volumen captado.
Para la selección de la canaleta del sistema, se debe analizar el valor de caudal
teórico que debe transportar la canaleta y el caudal real que es capaz transportar la
canaleta seleccionada. Al utilizar la ecuación 4, se determinó como caudal teórico que
debe de transporta la canaleta un valor de 1.55 L·s-1.
Un limitante para este elemento es la falta de variedad en el mercado local,
seleccionando una canaleta rectangular de PVC de 90 mm de alto y 120 mm de
ancho. Con la ecuación 5, se determinó qué velocidad del agua en esta canaleta
alcanza 2.942 m·s-1 y utilizando la ecuación 6, se obtuvo que el caudal máximo real
que puede transportar la canaleta es de
21.921 L·s-1. Entonces, considerando estos valores, se llega a determinar que la
selección de la canaleta es correcta.
Para realizar un análisis de factibilidad del SCALL, se realizó un estudio de costos
que conlleva la implementación de éste. La tabla 8 describe los elementos utilizados
para la construcción del sistema SCALL y el costo de cada uno de los componentes,
obteniendo un costo total de USD 470.76.
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Tabla 8
Costo del sistema SCALL
Fuente: Autores.
Este análisis de costos asume que, el sistema cuenta con un filtro purificador y una
bomba de agua, considerando todos los elementos que este sistema utiliza. Para el
transporte del agua desde la canaleta hasta el tanque de almacenamiento, se ha
seleccionado un tubo PVC de desagüe de 75 mm de diámetro. Mientras que, para el
transporte del tanque hacia el domicilio, se plantea utilizar un tubo NPT de 12.7 mm.
La figura 4 presenta la vista frontal y lateral del diseño propuesto para la instalación
del SCALL. El agua será recolectada por la canaleta, para que avance hasta un
tanque de primeras lluvias que cumpliría con la función de evitar la recolección agua
en malas condiciones.
Cuando este tanque esté lleno, el agua avanzará hasta el tanque de
almacenamiento, cuya salida estará conectada a una bomba de agua que ayuda con
la distribución. Por último, esta bomba será conectada a un filtro que permita el
ingreso de agua a la casa, asegurando que ésta se encuentre en condiciones óptimas
para su uso.
Elemento
Cantidad
Costo Unitario
[USD]
Costo Total
[USD]
Canal recolector 3 m
3
11.50
34.50
Unión de canal
2
5.38
10.76
Unión canal a bajante
1
6.73
6.73
Adaptador de bajante a tubo
de alcantarilla
1
2.38
2.38
Soporte plástico de canal
9
1.00
9.00
Tapa izquierda y derecha
2
4.21
8.42
Tubo de desagüe Ø 75 mm
1
12.11
12.11
Tubo NPT Ø 12.7 mm x 6 m
1
30.00
30.00
T de desagüe
1
4.24
4.24
Codo de desagüe 90 °
1
2.62
2.62
Filtro purificador de agua
1
100.00
100.00
Tanque de 1000 m3
1
200.00
200.00
Bomba de agua de 1/2 HP
1
40.00
40.00
Total
460.76
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Figura 4
Vistas del sistema instalado.
a)
b)
c)
Nota: a) vista frontal, b) vista lateral, c) vista superior.
Fuente: Autores.
Discusión
Del análisis de estos resultados, se llega a determinar que, ninguno de los meses
ha logrado cumplir con la demanda mensual. Sin embargo, hay que considerar que
se presentaría un ahorro significativo, en especial en los meses de con la mayor
cantidad de volumen captado.
Se calculó, en promedio, una intensidad de lluvia de 0.0797 m·h-1 para un período
de recuperación de 10 años y tiempo de 15 minutos. El máximo volumen captado que
se determinó fue 11.91 m3, con ahorro de 66.17 % del consumo total de la vivienda.
El ahorro mensual de agua supera los 5.30 m3 de agua, a excepción del verano, junio,
julio, agosto, llegando a generar un ahorro económico de USD 115.50 al año.
Investigaciones relacionadas a la factibilidad de un sistema SCALL que se han
mostrado en este documento, el principal objetivo es verificar la factibilidad de un
sistema de recolección de agua lluvia eficiente, efectiva y viable, se pueda atenuar
los escases de agua y reducir costos económicos para una familia promedio en la
ciudad de Quito parroquia Guamaní.
Con la revisión de la literatura, se identificó que el sistema alcanza un rendimiento
aceptable, ya que, en trabajos que utilizaron un área de 110 m2, el volumen captado
fue de 12 m3 en promedio (Aguilar & Carrión, 2018). Por lo que, para el caso de
estudio, con un área de 70 m2, se captaría un volumen de 6.68 m3, en promedio.
Con los resultados obtenidos de la tabla 7 y tabla 8, se determinó un tiempo
aproximado de cuatro años para la recuperación del costo invertido en a la
implementación del sistema SCALL. Es importante indicar la factibilidad para utilizarlo
en la ciudad de Quito, esto debido a la durabilidad de los componentes con los que
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está diseñado y facilidad que conlleva su implementación. Además de mitigar el
impacto ambiental al proponer nuevas formas de recolección de agua amigables con
el medio ambiente que favorecen a un desarrollo sustentable.
Conclusiones
Se determinó que los valores de volúmenes captados de lluvias máximas
mensuales en los meses de febrero, marzo y abril, van desde 8.6 hasta 11.9 m3. Por
lo que, en ninguno de los meses se logra cumplir con la demanda mensual, sin
embargo, se alcanza un ahorro en el consumo de agua de hasta el 66 % en los meses
donde se presenta un mayor volumen captado.
Luego del análisis económico, donde se planteó una comparativa entre usar el
sistema SCALL y no utilizarlo, se determinó que el ahorro promedio del consumo de
agua anual es del 41.36 %, estableciendo que el ahorro va desde USD 1.52 en el mes
de junio hasta un ahorro económico de USD 17.58 en el mes de marzo.
Entonces, se afirma que es viable la implementación de un sistema de captación
de agua lluvia (SCALL) para la ciudad de Quito parroquia Guamaní, debido a que se
tiene un ahorro anual de aproximadamente USD 115.50. Al comparar este valor con
el costo que implica la implementación de este sistema, USD 460.76, se evidenció
que el valor invertido se lo recuperaría en aproximadamente 4 años.
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