Sofía Garrido y otros*

En muchos lugares del mundo con precipitación alta o media, en donde consecuentemente no se dispone de agua en la cantidad y de la calidad necesarias para el uso y el consumo humanos, se recurre al agua de lluvia como fuente de abastecimiento. La captación de agua de lluvia es una tecnología utilizada para habilitar en tal sentido los techos y los pisos o, bien, otras áreas impermeables de las construcciones, para ser almacenada luego en diversos tipos de cisternas.

Además de su importancia para los usos ya señalados, el agua de lluvia es una importante fuente de abastecimiento pecuario y agrícola para las comunidades rurales con población menor a 2,500 habitantes, las cuales presentan dificultades para su abastecimiento por su topografía, aislamiento, dispersión de caseríos o ausencia de fuentes de suministro, ya sean superficiales o subterráneas. Por lo tanto, es una tecnología alternativa que ha cobrado relevancia en los últimos años, impulsada por el concepto de desarrollo sustentable que se basa en la orientación del cambio tecnológico para garantizar la satisfacción de las necesidades humanas presentes y futuras en relación con la higiene, los alimentos, el agua misma, la energía y el ahorro de tiempo y trabajo.

Con el apoyo financiero del CONACYT, el Gobierno del estado de Morelos y el Ayuntamiento de Totolapan, el trabajo indicado en el título se desarrolló en la localidad de Villa Nicolás Zapata, población del municipio de Totolapan, región montañosa de la zona norte del estado en la cual se generan escurrimientos superficiales que se infiltran dada la litología permeable. El clima templado ha favorecido el establecimiento de ecosistemas forestales sobre rocas permeables, que filtran el agua de las lluvias y recargan los acuíferos de la entidad. Por la estructura y el funcionamiento de los sistemas ecológicos, no se dispone de agua suficiente para un correcto desarrollo de ciertas actividades económicas, lo que influye en que la producción agropecuaria presente bajos rendimientos y genere disturbios ambientales. (Figura 1.)

Figura 1. Villa Nicolás Zapata, municipio de Totolapan, estado de Morelos. Población de 293 habitantes, con alto índice de marginación
(-0.153) y precipitación media anual de 1,150 mm. No existe ninguna infraestructura hidráulica (INEGI, 2000; CEAMA, 2001).

Durante la época de lluvias, la población capta el agua de lluvia de los techos de sus casas y la almacena en cisternas de 15 m³. En tiempo de sequía se abastece con agua transportada por camiones-cisterna (pipas). La calidad del agua de lluvia es buena, a excepción de la presencia de coliformes fecales (3.91.102 NMP/100 ml), por lo que se necesita efectuar una desinfección. También cuentan con dos ollas de 7,500 m³ de capacidad total, en donde es almacenada el agua de lluvia que llevan desde una barranca. (Figuras 2 y 3.)

Figura 2. Olla Núm. 1, 3,500 m³

Figura 3. Olla Núm. 2, 4,000 m³

La calidad del agua de lluvia rodada presentó valores altos de turbiedad: 180-56 UTN; color verdadero de 125-12 UPt-Co, y coliformes fecales 13-1 NMP/100 ml, por lo que se construyó una planta potabilizadora de agua por filtración para lluvia rodada, que consta de dos filtros gruesos, un filtro lento de arena y un tanque de contacto de cloro. Estos remueven en forma progresiva los parámetros que se encuentran fuera de norma para producir agua para uso y consumo humanos, con criterios de cantidad y calidad a un bajo costo, manejable por los usuarios. (Galvis et al., 1998; Anderson et al., 2006.)

En primer lugar, en el laboratorio de Potabilización del IMTA se hicieron pruebas de tratabilidad al agua de la olla Núm. 1, en un sistema de filtración a nivel piloto. Se obtuvieron remociones del 94.5% para turbiedad y 93.3% para color verdadero, así como ausencia de coliformes fecales. A partir de estas pruebas se obtuvo la ingeniería básica, y junto con los estudios topográficos y geotécnicos del terreno se diseñó y construyó el sistema de filtración anteriormente descrito, con un caudal de 0.53 litros por segundo.

Los filtros trabajan en serie por gravedad. El primer filtro grueso (F1, en la figura 4) es de flujo descendente, en capas y con un medio de grava y gravilla; el segundo (F2) es de flujo ascendente, en capas, con un medio de grava y gravilla, y el último (F3) es de flujo descendente de arena sílica como medio. Las tasas de filtración corresponden para filtración lenta, siendo de 0.75 y 0.31 m/h respectivamente. Se tienen además un tanque de contacto de cloro (TCCL) y un cárcamo de bombeo de agua tratada (CB). La figura 4 muestra el diagrama de flujo de este sistema, donde se observan la captación, el almacenamiento y el tratamiento del agua de lluvia, así como el almacenamiento y la distribución del agua tratada para los usuarios.

Figura 4. Diagrama de flujo del sistema de filtración.

Esta planta beneficia a la mencionada comunidad de 293 habitantes, con una dotación de 50 l/hab/d. La instalación ya terminada se aprecia en las figuras 5 y 6.

Figura 5. Vista general de la planta potabilizadora de agua de lluvia rodada.

Figura 6. Se observan aquí el canal Parshall, la dosificación de sulfato de aluminio y los filtros.

Una vez puesta en marcha la planta, se evalúo la eficiencia del sistema de potabilización. Se obtuvieron una remoción promedio del 98% de turbiedad; un color aparente del 96.33% (gráficas 1 y 2); un pH de 6.5; la ausencia de coliformes totales y fecales y un cloro residual de 0.25 mg/l. De tal modo, el agua obtenida cumple con la NOM-127-SSA1-1994 para uso y consumo humano.

Por otra parte. se organizaron talleres con los integrantes de la comunidad y se capacitó una persona de la comunidad para la transferencia de la tecnología.

Gráfica 1. Evolución de la turbiedad en las unidades de filtración.
Infl: influente; S: salida de los F1, F2 y F3; Efl: agua desinfectada.

Gráfica 2. Evolución del color aparente en las unidades de filtración.
Infl: influente; S: salida de los F1, F2 y F3; Efl: agua desinfectada.

Se enlistan en seguida los beneficios obtenidos por la población:

• Protección a la salud pública.
• Mejoramiento de la calidad de la vida.
• Ahorro de tiempo al recolectar el agua de lluvia, principalmente por parte de los niños y las mujeres.
• Empleo de mano de obra y materiales locales.
• Escaso o nulo consumo de energía.
• Fácil construcción.
• Costos mínimos de operación y mantenimiento.
• Relación costo beneficio (B>C) positiva.

Para este caso particular, el costo de tratamiento es de $3.88/m³ e incluye el costo del salario del operador, mientras que el agua que se abastece mediante pipas tiene un costo del orden de $80.00 por metro cúbico.

Bibliografía

Anderson W.B., J. L. Deloyde, R. A. LeCraw, M. Galan, S. A. Cleary y P. M. Huck, The removal of turbidity in a Multistage slow sand pilot-plant under challenging conditions. Recent Progress in Slow Sand and Alternative Biofiltration Processes, Ed. IWA Publishing, s/l, 2006.

Comisión Estatal de Agua y Medio Ambiente de Morelos (CEAMA), Diagnóstico e inventario de la infraestructura y los servicios hidráulicos en las localidades rurales de 16 municipios del Edo. de Morelos, Servicios de Ingeniería e Informática, Documento Interno, 2001.

Galvis, G., J. Latorre, J. T. Visscher, Multi-Stage Filtration: An Innovative Water Treatment Technology, IRC, The Hague, The Netherlands y CINARA, Ed. Artes Gráficas de Univalle, Cali, 1998.

Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI), Anuario estadístico del Estado de Morelos, 2000.

Secretaria de Salud, “Norma Oficial Mexicana NOM. 127-SSA1-1994, Salud ambiental, agua para uso y consumo humano - Límites permisibles de calidad y tratamiento a que debe someterse el agua para su potabilización”, Diario Oficial de la Federación, México, p.p. 41–46,1996.

* M. Avilés, A. Ramírez, L. A. Barrera, A. González, L. Montellano, R. M. Ramírez, O. Cervantes y G. Reza.