tecnolÓgico de estudios superiores de chimalhuacÁn …
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TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES
DE CHIMALHUACÁN
Título del Proyecto:
Captación, filtración y clarificación de agua pluvial
Área de conocimiento: Medio Ambiente
Autores: Shalma Monserrat Ortega Cervantes 7II21
Sonia Maldonado Guerrero 7IQ21
Oscar González García 9IM21
Asesores: Pablo Montes Utrera
Pablo Flores Jacinto
16/10/2011
MARCO TEÓRICO
El Estado de México, considerado como la segunda economía en el contexto
nacional, presenta notables contrastes en cuanto a su desarrollo económico y a la
calidad de vida de sus habitantes, siendo evidente el impacto que sobre el
ambiente han generado sus tendencias históricas de poblamiento y la reposición
de los agentes económicos que se expresan en su territorio (Medrano, 2010).
El oriente de la Zona Metropolitana del Valle de México (Ixtapaluca, La Paz,
Nezahualcóyotl, Chicoloapan y Chimalhuacán) merece especial atención debido a
que ha registrado un acelerado crecimiento de la población, acompañado del
desarrollo de asentamientos urbanos, establecimientos industriales y comercio, lo
cual ha generado un mayor consumo de agua (Grave et al, 2010).
Este crecimiento caracterizado por su irregularidad y falta de ordenamiento se ha
dado a cuesta de pagar un alto costo social y ecológico, puesto que la base de los
recursos naturales ha sido afectada y ha disminuido debido a un cambio de uso de
suelo destinado a la urbanización, lo cual ha traído como consecuencia que los
servicios ambientales de las áreas naturales se vean reducidos de manera
drástica y disminuya la calidad de vida de los habitantes (Grave et al, 2010).
La expansión urbana y crecimiento de la población junto a la disminución de las
áreas naturales han generado problemas ambientales, tales como la degradación
del suelo, manifestada a través de la erosión y la desertificación, lo que trae como
consecuencia una afectación en la recarga de los mantos acuíferos y, por tanto,
afecta la reserva de agua.
Actualmente, el agua para uso y consumo de la población se ha convertido en un
asunto de seguridad nacional.
Así pues, mientras el proceso de urbanización refleja disparidades en el desarrollo
social y económico, las altas tasas de crecimiento urbano y de la población que ha
presentado el Estado de México, sobrecargan la capacidad de los gobiernos
locales para proporcionar los servicios básicos, como el abastecimiento de agua.
La pobreza, la migración y el crecimiento poblacional han sido elementos
determinantes en la conformación social, lo cual influye y enfrenta una relación
directa en todo el proceso de sobre explotación del recurso agua, lo cual se ha
dado en mayor medida en esta zona (Céspedes et al, 2009).
En el sector educativo en el Municipio de Chimalhuacán, asisten a la escuela un
total de 147,146 personas (H. Ayuntamiento, 2009), las cuales de acuerdo a un
estudio realizado en el Tecnológico de Estudios Superiores de Chimalhuacán en
cuanto al gasto mensual individual, este fue de 191.51 litros de agua, lo que da un
total de consumo de 28,179,930.46 litros mensuales (TESCHI-SGA, 2012). Con
estos datos resalta la importancia de implementar algún recurso para el reuso o
captación de agua.
La precipitación anual es de 700 mm, concentrándose la mayor cantidad de
precipitación en los meses de junio, julio y agosto (121.20, 134,00 y 124.60 mm,
respectivamente). De acuerdo con la red de estaciones pluviométricas del Valle
de México, las isoyetas respectivas señalan que Chimalhuacán puede registrar
lluvias máximas durante 24 horas con una precipitación de 52 mm; así como
lluvias máximas durante 30 minutos con una precipitación máxima de 30 mm,
ambas con un período de retorno de 10 años. Esto significa que en 24 horas
puede registrarse casi el 10% de la precipitación anual; o bien, que en 30 minutos
puede llover el equivalente al 5% de lo registrado en un año (H. Ayuntamiento,
2009).
El Tecnológico de Estudios Superiores de Chimalhuacán, consciente de la
problemática en el gasto de este recurso vital construyó un sistema de captación
de aguas pluviales el cual abastecerá el uso de este recurso durante nueve meses
en el año. La Institución tiene un gasto de dos pipas diarias (8,000 litros cada una)
y una los fines de semana, sumando un total de 11 pipas a la semana, si cada una
de ellas cuesta $300.00 esto significa que en este periodo se ahorrará
$118,800.00, cantidad que rebasará lo invertido en el sistema.
Un biofiltro, es un dispositivo que elimina una amplia gama de compuestos
contaminantes desde una corriente de fluido (aire o agua) mediante un proceso
biológico. Los filtros de uso doméstico, el que contiene carbón activado tienen un
costo de hasta $20,445.88 pesos con un flujo de 3.785 litros por minuto
(PROFECO, 2000).
En el sistema de Captación de aguas pluviales del Tecnológico, el agua se
introduce al sistema por gravedad para lograr la filtración mecánica de sólidos
suspendidos el sistema de filtración y el filtro está compuesto por arena fina, la
cual proporciona un medio de crecimiento para microorganismos provechosos que
pueden digerir patógenos en el agua mientras que esta atraviesa la arena; carbón
natural para eliminar contaminantes por adsorción; Grava, para retener los
elementos sólidos de mayor tamaño (Matthew et al, 2007).
Lo novedoso de este biofiltro a utilizar es que consta de una capa superior de PET
(Polietileno tereftalato) molido que retendrá las partículas más pesadas que el
agua de lluvia pudiera contener y/o arrastrar al momento de filtrarse.
La innovación radica en la construcción del filtro que tendrá el sistema, pues no
existen filtros que utilicen PET triturado para retener las partículas más grandes
que contenga el agua de lluvia, lo que facilitará su lavado al término de un ciclo y
lo hace rentable.
En el mercado los filtros de estos sistemas en ciudades de Estados Unidos utilizan
el carbón activado (Matthew et al, 2007), que es de mayor costo que el natural y no
incluyen la capa de PET, por lo que comparado con estos biofiltros comerciales se
reducirá el costo.
OBJETIVOS
Obtener agua limpia y libre de patógenos para el uso de sanitarios y áreas
verdes a través de la incorporación PET y carbón natural en el filtrado.
Revisar la eficiencia y eficacia del biofiltro PET, grava, arena y carbón
natural comparado con el de grava, arena y carbón activado usado de
manera comercial.
Reducir el consumo de agua proveniente de la red pública a través de la
captación de agua pluvial.
Reducir costos en el gasto de agua de la red pública.
Crear la cultura del uso de estos sistemas de captación y filtración en las
escuelas del Municipio de Chimalhuacán.
HIPÓTESIS
La diferencia en la calidad de agua obtenida por los biofiltros comerciales y el
biofiltro propuesto es mínima en estos sistemas de captación y filtración de agua
pluvial, pero en cuanto a al costo económico la diferencia es amplia.
La cultura en el uso y reuso de agua es incipiente en el Municipio de
Chimalhuacán.
Habrá una reducción de hasta el 75% de lo que se presupuestaba en la compra
del recurso agua mediante el uso de estos sistemas de Captación y Filtración.
MATERIALES Y MÉTODOS
El agua de lluvia que se aloje en el techo del edificio “A”, a través de una red de
tubos se guiará hasta el depósito del Sistema y después de atravesar lss distintas
capas del biofiltro se colectará para realizar los análisis respectivos de
microorganismos y contenido de sales. Además, en el laboratorio se implementará
un prototipo similar al sistema pero sólo con grava, arena y carbón activado, el
agua obtenida se realizarán los mismos análisis para determinar eficiencias y
eficacia.
El agua de lluvia también se analizará para determinar la eficiencia de los
biofiltros.
Los métodos para los análisis son los indicados por la literatura.
Una vez obtenido resultados, se invitará a los directivos de las demás instituciones
de educación en el municipio a conocer el Sistema con el propósito que puedan
implementarlo en sus respectivos planteles.
ESTUDIO FINANCIERO
# Material Especificaciones Cantidad Precio
1 tanque de
almacenamiento
del cloro
50 lts 1 pz
2 Grava (tezontle) 1 m cúbico Granel
*1.5m3
=$390
3 Pet molido 1m cúbico $15kg
4 Carbón vegetal 1m cúbico $18.05
bolsa
5 Arena fina 1m cúbico
6 Acrílico
7 Tinaco de agua 1100 lts 1 pz $1180.91 +
IVA
8 Cisterna
equipada
2800 lts 1 pz $4329.16 +
IVA
9 Tubo pvc 2 ½” y 1” 2 tramos 2
½”=$10.20
1”=$4.87mt
10 Codos pvc 2 ½” 5 pz $43.48
11 Codos pvc 1” 5 pz $7.36
12 Conexiones tipo
“T” pvc
2 ½” 2 pz $63.70
13 Conexiones tipo
“T” pvc
1” 2 pz $11.57
14 Interruptores
termomagnéticos
QO
127 vca, 15 amp
Square D
2 pz Cotizar con
provedor
Square D
15 Centros de
Carga Square D
1 pz Cotizar con
provedor
Square D
16 Control Lógico
Programable
(plc)
Gama compacta: 3
modelos monobloc
de 10, 12 y 20 E/S
(versiones con o
sin
unidad de
visualización y
teclas)
Gama modular: 2
bases de 10 o 26
E/S ampliables a
40 E/S mediante
módulos de
ampliación de 6,
10 o 14 E/S y
módulos de
comunicación
Modbus y Ethernet
1 pz Cotizar con
provedor
Schnneder
Electric.
Sencillez y facilidad
de programación
directamente en el
producto con una
navegación
contextual (6 teclas)
y pantalla LCD
grande con
retroiluminación (4
líneas de 18
caracteres y 1 línea
de iconos)
Software de
programación fácil
de usar y de alto
rendimiento con
programación
de bloques de
función (FBD) o
lenguaje de
contactos (Ladder)
Muy compacto: 12
E/S para
71,2x90x59 mm
Control y
supervisión remotos
de las instalaciones
con el interface de
comunicación
17 Arrancador 127 vca para 1 pz Cotizar con
electromagnético
o contactor
corrientes de 6, 9 y
12 A. Con bobinas
de control el CA y
CD y CD de bajo
consumo.
Cubriendo potencia
s de motores de 2.2
kW, 4.5 kW, 5.5 kW
en AC-3 y AC-4.
Terminales de
conexión
atornillables con
abrazadera,
Terminales tipo
resorte y con
traminales para
circuitos impresos.
provedor
Square D
18 Bomba de agua ½ hp, Siemmens 1 pz $650
19 Electro válvula
NC
127 vca, 1” alto
caudal
1 pz $1651.00
20 Electro válvulas
NA
127 vca, 1 Serie
2KW Normalmente
Abierta Uso
General
1 pz $1651.00
21 Censor de
liquido para
127vca Serie
2PV Alto Caudal
1 pz $5000
100m
El costo total de realizar el sistema es de $78,000.00
tubería NEUMACK
22 Senor de liquido
para depósitos
127 vca 1 pz
23 Interruptores de
flotador
127 vca (1contacto
NA y 1 contacto NC
2 pz Cotizar con
provedor
Square D
24 Cable para
corriente
electrica
# 12 Condumex 1 rollo Cotizar con
provedor
condumex
25 Manguera o tubo
galvanizado
½ ” 1 rollo o 4
Tramos
Cotizar con
provedor
condumex
26 Válvula
estranguladora
27 Adhesivo para
pvc
3pzs 3.75lt
28 Pistola para
adhesivo pvc
2pzs
RESULTADOS ESPERADOS
En cuanto a calidad en el contenido de microorganismos y contenido de sales no
rebase el 5% con respecto a los biofiltros comerciales.
El costo de un sistema con biofiltros comerciales es más del 50% en costo con
respecto al sistema con biofiltros que contengan PET y Carbón natural.
Un 10% de las Escuelas del Municipio comiencen a implementar este sistema de
Captación y filtración de agua.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Céspedes Flores, Silvia E. y E. Moreno Sánchez. 2009. La urbanización y el
crecimiento demográfico en relación al recurso agua: caso municipio de
Chimalhuacán, Estado de México. Revista Quivera, vol. 11, núm. 2, junio-
diciembre, 2009, Universidad Autónoma del Estado de México pp. 127-141.
2. Grave Capistrán, Sergio H. y Andrea M. Chávez Pérez. 2010. El recurso
agua y su impacto socioeconómico en el municipio de Santa María
Chimalhuacán en el oriente del Estado de México 2010. Tesis Profesional.
Centro Universitario UAEM Texcoco.
3. H. Ayunatamiento Constitucional de Chimalhuacán. 2009. Plan de
desarrollo Municipal de Chimalhuacán 2009-2012. Recuperado de
http://www.chimalhuacan.gob.mx/transparenciaPDF/plan_desarrollo_munici
pal.pdf
4. Medrano López, Aracely. 2010. El recurso agua y su impacto
socioeconómico en el municipio de San Vicente Chicoloapan en el Oriente
del Estado de México. Tesis Profesional. Centro Universitario UAEM
Texcoco.
5. Matthew Elke y Karen Setty. 2007. Proyecto Experimental: Un sistema para captar
aguas pluviales y filtración para La Universidad de ECOSUR. Recuperado de
http://
http://www2.bren.ucsb.edu/~keller/courses/GP_reports/Diseno_CaptacionPluvial_e
dificio.pdf
6. PROFECO. 2000. Calidad de filtros purificadores de agua. Revista del
consumidor No. 281, Julio. México.
7. Tecnológico de Estudios Superiores de Chimalhuacán. 2012. Sistema de
Gestión Ambiental. Control en el uso y consumo de agua.
ANEXOS
Figura 1. Sistema de Capta-
ción y filtración de
Agua pluvial en el
TES Chimalhuacán.
Figura 2. El colector de agua y filtrado del Sistema de captación y filtrado de aguas
pluviales
Figura 3. El sistema de captación y filtrado de aguas pluviales en el edificio “A” del
Tecnológico de Estudios Superiores de Chimalhuacán.
