lunes, 6 de enero de 2014

Etapa de Investigación

Conformamos un grupo de investigación de alrededor 30 alumnos de la facultad de Ingeniería, Medicina, Psicología y Ciencias Sociales, quienes pensamos soluciones alternativas sustentables y no invasivas para para aumentar la disponibilidad de agua en la comunidad.

La etapa de Investigación del Sector de Ingeniería se dividió inicialmente en 3 etapas:


  • Captación
  • Almacenamiento
  • Tratamiento
Los informes completos se encuentran disponibles, a continuación vamos cargando poco a poco un ligero resumen:


CAPTACIÓN

1. Fuentes de captación de agua posibles

En el presente informe se analizaron  de manera técnico-conceptual las distintas opciones de captación en zonas rurales, aplicadas al caso de la comunidad de Pilaga en la provincia de Formosa.

Dadas las condiciones particulares del caso, se desarrollo sobre captación de agua de lluvia por techos y en tierra. Para esto, se realizaron análisis pluviométricos, de consumos-provisión y luego del área superficial necesaria para cumplir con lo anterior.  Para finalizar, se realizo un análisis de las distintas alternativas consideradas con ventajas y desventajas que derivo en un conjunto de propuestas y recomendaciones.
En el medio rural casi todas las comunidades cuentan con fuentes de agua ya que este es un requisito indispensable para su establecimiento. Las tres categorías más importantes de las que suelen disponer las comunidades son las fuentes subterráneas, las superficiales y las pluviales.

1.1. Aguas subterráneas

  

La gran mayoría de sistemas de abastecimiento en el mundo consisten en captaciones
subterráneas y es probable que esta fuente siga siendo la principal para las comunidades rurales, sobretodo debido a las ventajas que ofrecen principalmente en cuanto a:
-Suelen estar libres de bacterias y microorganismos patógenos.
-Comúnmente se usan sin ningún tratamiento.
-Su captación y distribución son prácticas y económicas en la mayoría de casos.
-La capa acuífera de la que se extraen constituye generalmente un depósito natural
en el punto de la toma.

El caudal y ubicación con respecto a las comunidades es por lo general determinante
para la selección de tecnologías para su utilización, especialmente si se trata de poblaciones dispersas. Se debe tener en cuenta que si bien el agua subterránea suele ser de buena calidad, necesita de un tratamiento de desinfección preventivo para su consumo. Así que en el desarrollo de las opciones tecnológicas, estará sobreentendido que éstas deberán de estar acompañadas de un proceso de desinfección preventivo.

1.2. Aguas superficiales


 
                                                      2.Rios y Lagos

Las aguas superficiales proceden en su mayor parte de la lluvia y son una mezcla
del agua que corre por el suelo y de la que brota del subsuelo. Están constituidas por los
ríos, lagos y embalses, su volumen depende principalmente de la intensidad de las
precipitaciones, clima y vegetación. Sin embargo, debido a su exposición al medio
ambiente el agua puede contaminarse en mayor o menor grado en su recorrido, es por ello que en la mayoría de casos esta fuente necesita de un tratamiento que consiste en la
clarificación y desinfección, estos dos procesos son enfocados desde una perspectiva
económica en las opciones tecnológicas para poblaciones dispersas.

1.3. Aguas pluviales
                                                                 3.Lluvia

La atmósfera constituye otra de las fuentes más importantes de agua, cuyo aprovechamiento está aun en desarrollo para su aprovechamiento en agua para consumo en poblaciones del sector rural; el agua de lluvia en mucha zonas del andes, es utilizada para la agricultura pero también es posible captarlo para agua de bebida. Aparte de la precipitación, debido a las condiciones meteorológicas existentes se forman grandes cantidades de reservas de agua en estado de sobresaturación de humedad más comúnmente conocida como niebla, la que también puede constituir una opción que vale la pena mencionar ya que por lo menos puede servir para consumo directo si es que se opta por su captación.

                                               4.Niebla

2. Desarrollo - Análisis

Se analizaron las distintas alternativas dadas las características de la comunidad y el lugar geográfico particular y se profundizo en las que se consideraron de mayor factibilidad de aplicación. A continuación se expone el análisis realizado y los argumentos por los cuales se profundizo o descarto una u otra opción.

2.1. Aguas subterráneas
Si bien esta es una de las opciones más empleadas para estos casos, para la zona de análisis no se encontraron estudios de suelos ni de aguas subterráneas. Esta situación es muy común en la provincia de Formosa, donde hay muy pocos lugares donde se han realizado estos estudios. Por otro lado, el tipo de suelo (sedimentario) haría que la construcción del pozo de extracción sea complicada. Todo lo anterior mas el escaso presupuesto del que se dispone para  llevar a cabo lo anterior, llevaron a que descartemos esta opción.

2.2. Aguas superficiales
A pocos kilómetros de la comunidad, se encuentra el rio Bermejo. A varios kilómetros más se haya el Pilcomayo. Ambos cauces presentan un alto nivel de sedimentos. Presentan también contaminación por metales pesados producto de la actividad minera. Debido a lo anterior, para poder hacer uso de esta agua habría que instalar una planta de tratamiento, lo cual tiene un costo elevado. Por este motivo, se descarto esta opción.
Por otro lado, tenemos la laguna de la cual actualmente extrae agua la comunidad. Esta  está contaminada debido a que es utilizada por los animales de la zona. Se hablara de esta fuente con más detalle en el informe del sector “Tratamientos”.

2.3. Aguas pluviales

ESTA FUE LA OPCIÓN SELECCIONADA. Es necesario realizar un estudio detallado de las precipitaciones y de los posibles sistemas de captación y almacenamiento.



3.Estimación de precipitaciones en la comunidad La Esperanza

Con la ubicacion de la comunidad se localizaron 3 estaciones pluviométricas más cercanas: Fortín Soledad, Posta Cambio Salazar y San Martín I, que pueden observarse en el siguiente mapa 1

mapa-de-formosa.jpg
8.Ubicacion de las 3 estaciones Pluviometricas
.

Para calcular las precipitaciones en la comunidad La Esperanza, se analizaron las distancias entre las estaciones y la comunidad, y las características del terreno.

Distancia entre Comunidad La Esperanza (A) y Fortín Soledad (B): 158,28 km


Distancia entre Comunidad La Esperanza (A) y Posta Cambio Salazar (B): 209,36 km


Distancia entre Comunidad La Esperanza (A) y San Martín I (B): 243,47 km

Con las distancias y la similitud del terreno con la comunidad, se decidió tomar los datos de las estaciones San Martín I y Fortín La Soledad.

:

 
Lluvias aproximadas para el año 2013



4.Sistemas de captacion
.
4.1. Captación mediante techos y comparación con valores recomendados por OMS

En el siguiente informe se detallan los análisis y disposiciones a tener en cuenta en el cálculo del agua que se puede obtener y se necesitaría para el consumo de agua en la comunidad La Esperanza.

Para esto se parte con los siguientes datos:

ü               El área actual de los techos de los edificios existentes en la comunidad que son capaces de captar el agua de lluvia y que con las disposiciones necesarias la podrían canalizar con la colocación de canaletas para almacenar posteriormente. Estos techos, entre casas, la escuela y un galpón dan un área total de 300m2.
CROQUIS.jpg

ü           El análisis pluviométrico de la comunidad en los últimos 13 años detallada con la cantidad de milímetros de lluvia caída para cada mes del año.
ü               La cantidad de litros por persona por día (dotación) a la que se quiere llegar con el agua a obtener de manera de que los habitantes tengan una cantidad de agua que les alcance para el uso directo, para cocinar y para el aseo personal y el lavado y limpieza de utensilios. Esta dotación se propone inicialmente con el valor de 20 litros/persona.dia. Este valor se decide con la tabla proporcionada por la OPS (Organización Panamericana de la Salud) donde se muestran las cantidades y sus usos.
10.Dotaciones Minimas OPS

Se expone a continuación un resumen de las dotaciones alcanzadas para distintos tamaños de superficies de captación considerando techos de calamina metálica (coeficiente de escurrimiento 0,9), para 80 personas  y el caso del  cuarto año más seco (precipitación anual de 396 mm):



Por un tema de presupuesto, se proyecta como posibilidad la adición de 300m2 de área de captación construyendo un nuevo galpón. Para aumentar la eficiencia en la captación además, se pueden arreglar los techos ya existentes.

Queda por decidir si lo máximo obtenible de 6,29L/persona/día es aceptable o no, de manera de proceder al cálculo del tipo y tamaño de recipientes a utilizar para el almacenamiento y tratamiento del agua.
Como observación final cabe destacar que a mayor superficie recolectora, mayor será la infraestructura necesaria para la captación y transporte hasta los dispositivos de almacenamiento (tamaño de cañerías y soportes de las mismas), factores que también deben ser tenidos en cuenta a la hora de tomar una decisión. 

Por otro lado, la construcción de un galpón tiene otras ventajas también como pueden ser, su posible aprovechamiento para realizar otra actividad bajo techo por la gente de la comunidad, para resguardar el tanque de almacenamiento si es la opción elegida, etc.


4.2 Captación de Agua en suelo impermeabilizado con Geomembrana

La zona en cuestion no presenta grandes inclinaciones, es mayormente plana. Ademas, no se tienen datos topograficos de la zona. Por esto, para la captacion en el suelo debera excavarse una porcion de terreno dejando cierta inclinacion y luego recubrirse este con membrana impermeable. Para dicha tarea debera usarse maquinaria de excavacion y, dado el peso de esta, posiblemente debera acondicionarse el puente que hay que atravesar para llegar a la comunidad.
Supongamos que se quiere alcanzar una captacion semejante al caso de los techos. El coeficiente de captacion dado por una superficie con cierta pendiente, recubierta con geomembrana es de:
Ce=0,9.

Debido a su potencial contaminante, habra que analizar si el PVC es el mejor material a utilizar para la geomembrana. A  cotinuacion se muestra un esquema de una seccion del suelo donde se aplicaria esta solucion:
Las medidas son en metros.

Como se muestra en la figura, se proyecto una zona de captacion donde va apoyada la geomembrana de 24*28m²-10*5m²=622 m² para captar un volumen de agua comparable al de la solucion mediante los techos. La pendiente para la zona “frontal” es de 20% mientras que para los costados es de 21% (15% es el valor empleado en la bibliografia). Los valores elegidos no son arbitrarios; se eligieron buscando cumplir el area de captacion necesaria, minimizar el volumen a excavar y la profundidad.

Dado que el suelo es sedimentario, puede ser factible por cuestiones estructurales simplemente recubrir esta zona excavada con una capa impermeabilizante. La tapa del tanque para evitar la evaporacion y ensuciamiento del agua almacenada podra ser una carpeta flotante.

En el extremo mas elevado encima del tanque puede colocarse una bomba manual como la que se explicara con mas detalle en el informe “almacenamiento”. Esta posee una capacidad de bombeo 2 l/s para agua a una profundidad de 5 m, es sencilla de construir y utilizar.

11.Bomba Manual de Soga


Para esta propuesta, el volumen a excavar alcanzaria los 1472 m³. Supongamos que se hara con pico y palas. Si trabajan 15 personas 8 horas por dia y cada una logra excavar en este lapso 2 m³ (una cantidad mas que razonable), se necesitarian para terminar la excavacion 1472/2*15=49 dias. Si a esto le agregamos el cansancio del trabajo continuo y las condiciones en las que se estara excavando (bajo el sol, con temperaturas de mas de 30 ºC), queda mas que claro que para la excavacion debera utilizarse maquinaria.
Se estima que dada la baja pendiente de este diseño, no sera necesario realizar un analisis de estabilidad de taludes.

A continuación, se presenta un análisis de ventajas y desventajas de esta propuesta respecto a la captacion de agua de lluvia por techos.
Ventajas:
- Se ahorra el diseño y construccion del galpon, conductos y tanques.
- Los materiales a conseguir son menos variados y mas basicos.
- El impacto visual a la poblacion debido a la intervencion, sera menor.
- Seria mas sencillo agregar area para captacion.
- Menor cantidad de trabajo.
Desventajas:
- Se requerira el uso de maquinaria, la cual es cara, mas su transporte a Pilaga.
- Posiblemente no se pueda llevar maquinaria muy pesada a la obra sin acondicionar antes el puente de acceso. Esto debera verificarse con un analisis de la resitencia del puente en cuestion.
- El punto de abastecimiento seria donde se encuentra la bomba, mientras que con la otra opcion se podria abastecer de agua casa por casa.
- Habria que cercar la zona de taludes donde se haya la geomembrana para evitar que se realicen actividades encima de esta, pudiendo romperla.
- Con la otra opcion, queda el galpon para uso de la poblacion y los techos de las casas en mejores condiciones.
- El agua a la altura del piso y mas abajo estara mas propensa a ensuciarse.
Sopesando lo anterior, tiene gran incidencia el hecho del  requerimiento de maquinaria, que es cara, por lo que si bien esta opción es a considerar, parece mas viable de implementación la captación mediante techos.

Otras alternativas:
- Solución combinada: Captar con techos de casas y con geomembrana en el suelo hacia un tanque enterrado, con un diseño que implique menos m³ de excavacion.

- Aprovechamiento de pendientes naturales:  Realizar las mediciones topograficas correspondientes y verificar si existe una porción de suelo en la zona que tenga la pendiente necesaria para solo tener que colocar la geomembrana. Si se da esta condición, se  reducirian los m³ a excavar a menos de un cuarto; solo restaria construir el tanque enterrado.

Para completar el analisis anterior, deberan estimarse los costos de las distintas alternativas

...EN CONSTRUCCIÓN...

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