gobernación de cundinamarca · 2019-10-31 · gobernación de cundinamarca jorge emilio rey Ángel...
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Gobernación de Cundinamarca
Jorge Emilio Rey Ángel
Gobernador de Cundinamarca
Óscar Eduardo Rodríguez Lozano
Secretario de Ciencia, Tecnología e Innovación
Nury Estella Prieto OrjuelaSupervisora Convenio SCTeI 022 de 2014 Fortalecimiento de la gestión Comunitaria del recurso
hídrico, por medio de la disminución del consumo de este, utilizando TP (Técnicas Participativas) y
TICs (Tecnologías de Información y la Comunicación), Cundinamarca, Centro Oriente, suscrito
entre Uniandes, Uniminuto y la Gobernación de Cundinamarca
Universidad de Los Andes
Pablo Navas Sanz de Santamaría
Rector
María Catalina Ramírez Cajiao
Gerente del proyecto
Corporación Universitaria Minuto de Dios – UNIMINUTO
Leonidas López Herrán
Rector General
Mauricio Peralta Mejía
Coordinador de Innovación Social
Diciembre de 2016
Esta publicación es producto del Convenio SCTeI 022 de 2014 Fortalecimiento
de la Gestión Comunitaria del recurso hídrico, por medio de la disminución del
consumo de este, utilizando TP (Técnicas Participativas) y TICs (Tecnologías de
Información y la Comunicación), Cundinamarca, Centro Oriente, financiado
por el Fondo de Ciencia, Tecnología e Innovación del Sistema General de
Regalías - SGR. Las entidades miembros del Convenio están aquí
representadas por la Universidad de los Andes y el Parque Científico de
Innovación Social UNIMINUTO, construcción académica del texto, y la
Secretaría de Ciencia, Tecnología e Innovación - SCTeI, de la Gobernación de
Cundinamarca, en la auditoría y control de contenidos de las cartillas,
módulos u otro tipo de publicación que surja en el marco del convenio.
Autores:
Andrés Torres
Fotografías e Imágenes:
Equipo liga del agua, Freepik.
Concepto gráfico y diseño:
Mónica Barrios
Reservados todos los derechos al Convenio SCTeI 022 de 2014 Fortalecimiento
de la Gestión Comunitaria del Recurso Hídrico, por medio de la disminución
del consumo de este, utilizando TP (Técnicas Participativas) y TICs (Tecnologías
de Información y la Comunicación), Cundinamarca, Centro Oriente, suscrito
entre Uniandes, UNIMINUTO y la Gobernación de Cundinamarca. La
reproducción parcial o total de esta obra, en cualquier medio, incluido el
electrónico, solamente puede realizarse con permiso expreso del editor y
cuando las copias no vayan a ser usadas para fines comerciales. Los textos
son responsabilidad del autor y no comprometen la opinión del Convenio.
Pág.
Introducción 5
Objetivos 6
¿Qué son las aguas grises? 7
¿Por qué recolectar las aguas grises? 10
¿Cuáles son las partes y cómo es el funcionamiento de un Sistema de Reutilización de Agua Gris (SRAG)?
11
¿Cómo se construye un SRAG? 12
Caso de estudio 14
Resumen 15
Referencias 16
Con el desarrollo de este cuadernillo se busca la familiarización
del lector con la construcción de un filtro para un sistema de reutilización
de aguas grises, para su posterior uso. Se utiliza una tecnología sencilla y
de fácil aplicación, de modo que sea asequible para la mayoría de la
población, con el fin de reducir el consumo de agua potable en algunas
actividades del hogar como: lavado o trapeado de los pisos, lavado de
baños y riego de jardín. El agua que sale de dicho filtro se debe utilizar única y
exclusivamente para las actividades anteriormente mencionadas. Esta agua
no debe utilizarse para el autoconsumo, toda vez que no es potable.
Además, se explica paso a paso la construcción del filtro, cómo funciona,
cómo se debe usar y cómo se debe hacer el mantenimiento. Este prototipo,
que se encuentra funcionando en la Fundación Granjas del Padre Luna
(ubicada en Guasca Cundinamarca, en el sector conocido como Cuatro
.Esquinas, a 900 m , vía Guasca- Guatavita), fue
desarrollado en el marco del Proyecto
“Fortalecimiento de la Gestión Comunitaria del
Recurso Hídrico, por medio de la disminución del
consumo de este, utilizando TP y TICs,
Cundinamarca, Centro Oriente”. El filtro fue
desarrollado por Andrés Felipe Torres Puentes,
estudiante de cuarto semestre de la Maestría en
Ingeniería Mecánica de la Universidad de Los
Andes.
Objetivo principal
El objetivo principal de este cuadernillo es
conseguir su familiarización con los filtros de aguas
grises, de modo que pueda implementar esta
tecnología en su hogar y/o colegio para contribuir
con el ahorro de agua potable y lograr un uso
adecuado del líquido vital.
Objetivos específicos
Enseñar cómo se usa el filtro de aguas grises y qué relación tiene con
el ahorro de esta.
Explicar su funcionamiento y cómo se debe mantener y lavar.
Explicar cómo es su construcción paso a paso.
Presentar el sitio de construcción y con qué actores se logró.
A continuación se mostrarán los distintos
usos que se da al agua en algunas
ciudades colombianas:
Urbano
Uso Porcentaje
Lavado de Ropa 28.0%
Sanitario 24.4%
Ducha 20.4%
Lavado de Manos 3.5%
Lavado de Platos 17.4%
Limpieza general 2.3%
Consumo humano 3.9%
Total 100%
Tabla 1: Porcentajes de consumo de agua en
cinco ciudades de Colombia. (CentroNacional de Producción más Limpia, 2007).
Observando la información anterior, se
muestran los distintos usos que generan las
aguas residuales en un hogar, asimismo, se
podría concluir que su uso en la descarga
de inodoros genera agua más
contaminada en comparación con lavarse
las manos, lo cual lleva a la posibilidad de
clasificar las aguas residuales por el nivel de
contaminación que tengan.
como aquellos residuos que no provienen de
la descarga de los inodoros,
específicamente: el agua de la ducha,
lavamanos, lavadora, y en algunos casos, de
la cocina. No se da un criterio más objetivo o
cuantificable sobre las propiedades que
deberían tener estas aguas para clasificarse
como tal, pero su proveniencia es suficiente
información para ser aceptada por una gran
cantidad de investigadores y organizaciones
(Christova-Boal, Eden, & McFarlane, 1996;
Friedler, Katz, & Dosoretz, 2008; Gross,
Maimon, Alfiya, & Friedler, 2015; Ministerio de
ambiente y desarrollo sostenible, 2012; World
Health Organization, 2006).
Sin embargo, algunos investigadores
excluyen el uso de las aguas residuales
provenientes de la cocina dentro de la
definición de aguas grises, debido a la gran
cantidad de contaminantes como aceite y
comida que puede contener (Morel &
Diener, 2006; Halalsheh et al., 2008; Hasan,
Md. Shafiquzzaman, Azam, & Nakajima,
2011). Detalladamente, el agua proveniente
de la cocina genera entre el 40% y el 58% de
indicadores de contaminación como SST,
DQO, DBO, y surfactantes SAAM en el total
de las aguas grises (Gross et al., 2015), la
siguiente tabla hará una descripción de
cada uno de estos indicadores de
contaminación.
De esta manera, se ha generado la
diferenciación entre aguas grises y aguas
negras, donde se define a las aguas
grises
Indicador Descripción Importancia de Remoción
Demanda Química de Oxígeno (DQO) / Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5)
Material orgánico proveniente de
organismos o sus restos, cuya fuente en
aguas grises son detergentes, células de
piel, grasas, y sobras de comida.
Diferencia entre DBO5 y DQO está en
método de cuantificación: DBO5 es
material orgánico biodegradable medido
por descomposición bacteriana, mientras
que DQO se mide con oxidación química.
Exceso de material orgánico en suelos
fomenta desarrollo de arcillas que
afectan conductividad hídrica.
Reducción de oxígeno disuelto en agua
que fomenta descomposición
anaeróbica con posibles productos
nocivos.
Aumento de tasa de supervivencia
bacteriana y reducción de eficiencia en
desinfección.
Sustancias Activas al Azul de Metileno (SAAM)
Son compuestos orgánicos xenobióticos o
sintéticos utilizadas en detergentes por sus
capacidades de limpieza: Reducción de
tensión superficial en sólidos, penetración
de agua en aglomeraciones de mugre, y
permiten la solución de sustancias
orgánicas como aceite en agua por
micelas.
Productos de descomposición de SAAM
pueden ser tóxicos en algunos casos.
Descomposición en suelos es más lenta
que en aire.
No hay suficiente evidencia de toxicidad
en suelo, pero se observa hidrofobicidad
en muestras analizadas.
pH
Concentración de iones de hidrógeno en
escala logarítmica.
pH de agua debe encontrase entre 6.5 y
8.5.
Un bajo pH puede causar disolución de
metales pesados, causando toxicidad y
acidez en suelos. También puede corroer
tuberías de distribución.
Sólidos Suspendidos Totales (SST) / Turbiedad
SST son indicador principal de sólidos con
diámetro mayor a 1 𝜇 m y son fuente
principal de turbiedad (American Public
Health Association, 2005).
Turbiedad: capacidad de absorción y
dispersión de luz en una muestra, a
diferencia de su capacidad de permitirla
atravesar el fluido
SST afectan procesos de desinfección,
especialmente cuando utilizan rayos UV.
Son indicador de sanidad debido a
resguardo de bacterias y metales
pesados (Allen, Brecher, Copes, Hrudey,
& Payment, 2008).
Turbiedad es indicador de mayor
importancia en aceptación por parte de
un usuario en usos potables o de
reutilización (Gorchev & Ozolins, 2011;
Jefferson, Palmer, Jeffrey, Stuetz, & Judd,
2004).
Cada aplicación que se le da al agua en
una residencia genera distintos
contaminantes, y como se observó
anteriormente, el grado de contaminación
difiere entre muestras de aguas grises por
una gran cantidad de factores, así
provengan de una misma aplicación. Por
esta razón, es difícil generar una definición
que establezca si una muestra puede ser
considerada aguas grises o no teniendo en
cuenta únicamente su caracterización
química.
Sin embargo, varios estudios han buscado
mostrar de una manera general, qué
Tabla 3: Composiciones de aguas grises de distintas fuentes (Gross et al., 2015; Jefferson,
Palmer, Jeffrey, Stuetz, & Judd, 2004)
características pueden tener varias
muestras de aguas grises; un promedio de
los resultados que han tenido estos estudios
se mostrará en la Tabla 3. Aunque estos
valores puedan describir cómo es la
composición de las muestras obtenidas,
vale la pena tener en cuenta que las
características de aguas grises que
provengan de una
región/aplicación/comunidad muy distinta
puede tener características
considerablemente diferentes a las
presentadas.
Valores promedioFuente
Lavadora Ducha Ducha + Lavamanos Lavamanos Lavaplatos Lavavajillas
PH 8.5 7.4 7.3 7.2 6.4 8.2
TURBIDEZ (NTU) 328 123 65 188 140 -
SST (MG/L) 397 139 96 243 797 483
DQO (MG/L) 1437 374 344 361 3019 1296
DBO (MG/L) 675 198 115 153 1086 870
SAAM (MG/L) 72 38 9.6 23 31 11
NITRÓGENO TOTAL (MG/L) 3 10 6.9 10 28 40
FÓSFORO TOTAL (MG/L) 9 1.4 2.8 - 4 68
COLIFORMES FECALES (UFC/100ML) 4,000,000 2,300,000 2,000,000 1,800 1,200,000 60,000
El agua utilizada para lavar la ropa es agua limpia que tiene un poco de jabón, por
lo que puede ser usada perfectamente para lavar balcones, baños, cocinas e
incluso el camino de entrada de su hogar y su garaje. Si usted tiene un jardín o patio
también puede hacer uso de esta agua para el riego del mismo y así evitar el uso de
agua potable.
Las ventajas de la reutilización de las aguas grises incluyen un menor uso de las aguas
frescas, un menor caudal a las fosas sépticas o plantas de tratamiento, una
purificación altamente efectiva, una solución para aquellos lugares en donde no
puede utilizarse otro tipo de tratamiento, un menor uso de energía y químicos por
bombeo y tratamiento, la posibilidad de sembrar plantas donde no hay otro tipo de
agua, o la recuperación de nutrientes que se pierden, además de ahorro de dinero y
contribución con la preservación del medio ambiente (Torres Puentes, 2017).
A continuación, se describen los componentesde un sistema de reutilización de aguas grises,construido en PVC para agua a presión (TorresPuentes, 2017):El filtro como tal consta de: 3 bridas 2 tubos de 4 pulgadas de diámetro que
generan compartimientos para los mediosfiltrantes que se deseen colocar
Medios filtrantes: 40 centímetros de arena gruesa 50 centímetros de carbón activado. Estos se retienen por medio de anjeos de
acero inoxidable con orificios cuadradosde 0,2 mm de lado, ubicados entre cadapar de bridas.
FUNCIONAMIENTO
El agua entra de un tanque dealmacenamiento al sistema, donde sebombea por medio de un presurizador de120W con caudal máximo de 23 litros porminuto y cabeza de presión máxima de 9metros. Una válvula ubicada después de labomba permite regular la presión y el caudalque se desee impartir al fluido. En este caso, sebombea agua a 0,7 litros por minuto, queequivale a 14,5 PSI; presión que se puede leeren un manómetro ubicado antes de la válvula.Una vez el agua sale del filtro, es reingresada altanque inicial de almacenamiento paraempezar
un circuito cerrado de circulación, permitiendouna mayor limpieza del agua. Este proceso sedebe llevar continuamente duranteaproximadamente 10 horas para tratar de laforma más efectiva una descarga de agua delavadora. Una válvula ubicada en la salida delfiltro permite recoger el agua una vez se hayalimpiado.
El mantenimiento del filtro se lleva a cabolavándolo con agua en la dirección opuesta a lade la filtración. Esto se realiza por medio de unsubsistema de válvulas y tuberías que permitendesviar el agua del tanque de almacenamiento,haciendo que este se eleve verticalmentelimpiando la arena y el carbón activado; unaparte del agua filtrada o agua sin contaminaciónpuede ser utilizada para este fin. Después de esteproceso, el agua contaminada, producto de lalimpieza del filtro, sale por una tubería distinta a lade entrada, rumbo al sistema de alcantarillado.El sistema no es automático, lo cual significa queuna persona que haya recibido capacitación, seapor medio de un manual o tutoría, es necesariapara operar el sistema, ya que debe conocer quéválvulas abrir y cerrar para llevar a cabo lasfunciones de filtración y mantenimientocorrectamente. No hacer un uso adecuado delsistema puede ocasionar el daño de la bomba endado caso que esta se opere por un periodocorto a presión máxima o sin fluido para bombear.
MANTENIMIENTO
La construcción de un sistema de reutilización de aguas grises se hace por medio de
la adhesión de tubería de PVC de presión. Para este fin, se muestra cómo adherir dos
piezas de PVC.
Use guantes de nitrilo al adherir tubos:
1. Si los extremos de los tubos o piezas tienen exceso de material, remuévalo con
una lija.
2. Tome la bayetilla y agréguele limpiador de PVC.
3. Limpie con la bayetilla el exterior de uno de los extremos del tubo o accesorio y el
interior de la pieza que quiere unir.
4. Tome el adhesivo de PVC, y con el aplicador, unte las dos partes que se limpiaron
en el paso anterior. Inmediatamente después, inserte las dos uniones hasta que no
entre más el tubo. Si no hay aplicador, utilice una bayetilla limpia y seca.
5. Retire el exceso de adhesivo.
Cada sistema de reutilización de aguas grises se difiere por las distintas restricciones y
usos que se le puede dar, sin embargo, la siguiente imagen muestra un plano de un
filtro que puede ser utilizado para el tratamiento de aguas residuales de lavadora. En
este caso, el compartimiento marcado con un 15 contiene arena y aquel marcado
con un 16, carbón activado.
Como ejemplo de un SRAG construido, la
siguiente foto muestra la configuración del
montaje utilizado al interior de la
Universidad de Los Andes, el cual fue
planteado y construido con la ayuda de
estudiantes de colegio provenientes de
varias instituciones educativas
departamentales ubicadas en la región
del Guavio.
En este caso, se experimentó la eficiencia
del sistema al variar sus parámetros (Torres
Puentes, 2016). En esta imagen es
especialmente importante tener en
cuenta la tubería que permite filtrar y
hacer mantenimiento a la arena.
En este caso de estudio, se evaluó el
desempeño del SRAG a través del
comportamiento de la turbiedad en el
tiempo para varios escenarios de
prueba basados en cambios en la
altura del medio filtrante, propiedades
del medio filtrante, tasa de filtración, y
proceso de recirculación. Las pruebas
se realizaron sobre muestras de agua
gris, y sobre suspensiones de partículas
con granulometría similar a la del agua
gris. Se observó que usar recirculación
con tasas de filtración entre 5.18 m/h y
14.8 m/h genera una reducción de la
turbiedad con alta correlación
logarítmica con el tiempo; el medio
filtrante y la composición del agua de
entrada no afectan esta correlación,
pero modifican la magnitud de las
tasas de remoción. Adicionalmente, se
observó una buena remoción de
surfactantes en un filtro dual de arena
y carbón activado con tasa de
filtración de 5.18 m/h, junto con
remociones de turbiedad y sólidos
suspendidos totales de 73% y 81%
respectivamente, después de 300
minutos de recirculación; mostrando
eficiencias mayores a las reportadas
en otros sistemas de tratamiento de
agua gris, y logrando indicadores de
contaminación cercanos a los
aceptables en la norma NSF/ANSI 350-
14 (Torres Puentes, 2016).
El tratamiento y reutilización de aguas grises se ha observado
reiteradamente como una manera viable y efectiva de
reducir el consumo de agua en usos residenciales no potables,
especialmente en áreas con escasez de agua dulce (Grant et
al., 2012; Wang & Jin, 2006). Estas aguas son el subgrupo de las
aguas residuales que se encuentran actualmente en el centro
de las tecnologías de reutilización y se definen como los
desechos líquidos que salen de duchas, lavadoras, y lavabos,
de forma que contienen menores niveles de contaminación
que las aguas negras del inodoro (Grant et al., 2012; Jefferson
et al., 2004; March, Gual, & Orozco, 2004; Ottoson & Stenström,
2003). Estas aguas conforman el mayor porcentaje de uso de
agua a nivel doméstico, representando en promedio entre el
54% y el 76% del uso diario (Gross et al., 2015).
El agua gris de lavadora, en particular, se caracteriza por
tener mayores índices de contaminación, razón por la cual
algunos autores la denominan agua gris oscura (Gross et al.,
2015), además de ser en promedio, el 19% del agua que se
consume a diario en un hogar (Gross et al., 2015). De esta
forma, el agua gris de lavadora es un candidato viable de
tratamiento ya que una proyección para el caso de Bogotá
indica que, si la totalidad de la población reusara las aguas
grises provenientes de lavadora, se podría posponer proyectos
de ampliación de acueducto en una ciudad por más de diez
años, posponiendo sus costos y evitando el deterioro de los
ecosistemas de los cuales se extrae el recurso (Torres Puentes,
2016).
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