DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÓN DEL AGUA DE LA LAVADORA APLICADO A LOS HOGARES
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DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÓN DEL AGUA DE LA LAVADORA APLICADO A LOS HOGARES DE BOGOTÁ D.C. DÍAZ OVIEDO JHON JAIRO RAMÍREZ MIELES LIZETH YOHANA Monografía para optar por título de ingeniero(a) de producción Tutora: Lic. M.Sc. Nancy Madrid UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN BOGOTÁ D.C., 2016 DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÓN DEL AGUA DE LA LAVADORA APLICADO A LOS HOGARES DE BOGOTÁ D.C. DÍAZ OVIEDO JHON JAIRO RAMÍREZ MIELES LIZETH YOHANA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN BOGOTÁ D.C., 2016 Nota de Aceptación ______________________ ______________________ ______________________ ______________________ ____________________ Lic. M.Sc. Nancy Madrid Director del Proyecto ____________________ Jurado I Bogotá, Mayo 14 de 2016 DEDICATORIA Dedico este proyecto en primer lugar a Dios por ser mi fuerza y mi esperanza, a mi familia especialmente a mis padres Carlos Ramírez y Elena Mieles, quienes son el claro ejemplo de honestidad, firmeza y emprendimiento, a mis hermanos y a mi compañero de vida Carlos Olarte, quienes me han acompañado en este largo proceso y me han brindado las fuerzas para llevarlo a feliz término. Lizeth Ramírez. El camino que cada persona escoge para su vida, depende en gran medida de las personas que la rodean, en especial de aquellas que viven y crecen junto a ella, es por eso que este proyecto está dedicado para mi padre FRANCO RODRIGO DÍAZ CABRERA , mi madre IRMA ESPERANZA OVIEDO, mi hermana FATIMA ALEXANDRA DÍAZ OVIEDO y mi hermano DARIO JAVIER DÍAZ OVIEDO, quienes me brindaron su apoyo incondicional en todo el proceso de mi vida y en especial en mi proceso educativo, a ellos les debo todo lo que soy y todo lo que he logrado. Jhon J. Díaz AGRADECIMIENTOS Agradecemos a las directivas y encargados del buen funcionamiento de la Facultad Tecnológica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, por brindarnos la oportunidad de formarnos como profesionales. A nuestra directora de proyecto Lic. M.Sc. Nancy Madrid, por su compromiso y dedicación, como docente y sus grandes enseñanzas personales. Al ingeniero Manuel Alfonso Mayorga Morato por compartir con nosotros sus conocimientos y formarnos como grandes personas. A las diferentes entidades educativas que nos brindaron sus espacios bibliotecarios para hacer realidad este proyecto. Por último damos gracias al ser que con su bondad y amor ilimitado nos permite continuar por el camino correcto, y quien decide cual es nuestro destino, a nuestro señor DIOS todo poderoso. TABLA DE CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN 1. GENERALIDADES 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.1 Descripción del problema 1.1.2 Formulación del problema. 1.2 JUSTIFICACIÓN 1.3 OBJETIVOS 1.3.1 Objetivo general 1.3.2 Objetivos específicos 1.4 DELIMITACIÓN 2. MARCO REFERENCIAL 2.1 MARCO HISTÓRICO 2.1.1 Casos exitosos de reutilización de aguas en el hogar a nivel mundial 2.1.2 Casos exitosos de reutilización de aguas en los hogares de Colombia. 2.1.3 Casos exitosos de reutilización de agua en los hogares de Bogotá D.C 2.2 MARCO TEÓRICO 2.2.1 Tratamiento de aguas. 2.2.2 Sistemas de reutilización. 2.2.3 Sistemas mecánicos. 2.3 MARCO CONCEPTUAL 2.4 MARCO LEGAL 3. METODOLOGÍA 3.1 RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN 3.2 ELABORACIÓN DE DIAGNÓSTICO SOBRE USO DE AGUA EN LOS HOGARES DE BOGOTÁ D.C. 3.3. FORMULACIÒN DEL DISEÑO DE REUTILIZACIÓN 3.4. SOCIALIZACIÓN DEL PROYECTO 4. DIAGNÓSTICO REFERENTE AL USO DEL RECURSO HÍDRICO EN LOS HOGARES DE BOGOTÁ D.C. 4.1 CONSUMO DE AGUA EN BOGOTÁ D.C. 4.2 IMPACTO GENERADO POR EL MAL USO DEL RECURSO HÍDRICO 5. PROPUESTA DEL SISTEMA DE REUTILIZACIÓN DE AGUA 11 13 13 13 13 14 15 15 15 15 16 16 16 17 19 19 19 31 33 34 37 42 42 43 43 44 45 45 47 62 5.1 DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÓN DE AGUA 5.2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA 5.2.1 Descripción física. 5.2.2 Descripción del proceso. 5.2.3 Diagrama del sistema 5.3 DOSIFICACIÒN ÓPTIMA DE SULFATO DE ALUMINIO 5.3 MANUAL DE USO Y MANTENIMIENTO 6. COSTO Y BENEFICIO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÓN DEL AGUA DE LA LAVADORA 6.1 BENEFICIOS ESPERADOS DE LA IMPLEMETNACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÒN DEL AGUA DE LA LAVADORA 6.2 COTIZACIÓN DE LOS COMPONENTES SISTEMA 6.3 RETORNO DE LA INVERSIÓN 7. SOCIALIZACIÓN 8. RECOMENDACIONES 9. CONCLUSIONES 62 69 69 69 69 71 73 74 74 74 77 83 85 86 ÍNDICE DE ILUSTRACIONES pág. Ilustración 1. Tanque de almacenamiento ............................................................. 62 Ilustración 2. Dosificador ........................................................................................ 63 Ilustración 3. Agitador ............................................................................................ 63 Ilustración 4. Filtro.................................................................................................. 65 Ilustración 5. Motobomba ....................................................................................... 65 Ilustración 6. Tubería del sistema .......................................................................... 66 Ilustración 7. Estructura metálica ........................................................................... 67 Ilustración 8. Aspersor ........................................................................................... 68 Ilustración 9. Tubería y filtro de lodos .................................................................... 68 Ilustración 10. Sistema de tratamiento y reutilización del agua de la lavadora ...... 70 Ilustración 11. Manual de uso y mantenimiento ..................................................... 72 ÍDICE DE TABLAS pág. Tabla 1. Marco legal .............................................................................................. 37 Tabla 2. Consumo por año .................................................................................... 46 Tabla 3. Criterios de calidad de agua para uso doméstico .................................... 57 Tabla 4. Dosificación de sulfato de aluminio .......................................................... 71 Tabla 5. Cotización de los componentes del sistema. ........................................... 75 Tabla 6. Retorno de inversión estrato 1 ................................................................. 78 Tabla 7. Retorno de inversión estrato 2 ................................................................. 78 Tabla 8. Retorno de inversión estrato 3 ................................................................. 79 Tabla 9. Retorno inversión estrato 4 ...................................................................... 79 Tabla 10. Retorno inversión estrato 5 .................................................................... 80 Tabla 11. Retorno inversión estrato 6 .................................................................... 80 Tabla 12. Tarifas de recibos Bogotá D.C. .............................................................. 82 TABLA DE ANEXOS pág. Anexo A. Pruebas de laboratorio............................................................ 90 Anexo B. Cotizaciones……..................................................................... 93 Anexo C. Encuestas............................................................................... 94 Anexo D. Socialización…....................................................................... 96 LISTADO DE ACRÓNIMOS CRA DNP EAAB DQO DBO OD EDTA CAD CAM LTDA pH CBR UV PSMV FONAM E-Coli NMP SST SSD Comisión reguladora de agua potable y saneamiento básico. Departamento nacional de planeación. Empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá D.C. Demanda química de oxígeno. Demanda biológica de oxígeno. Oxígeno disuelto. Ácido etilendiaminotetraacético. Diseño asistido por computador. Manufactura asistida por computador. Limitada. Potencial de hidrógeno. Contactores biológicos rotativos. Ultra violeta. Planes de saneamiento y manejo de vertimientos. Fondo nacional ambiental. Escherichia Coli. Número más probable. Sólidos suspendidos totales. Sólidos suspendidos disueltos. INTRODUCCIÓN Este proyecto se basa en el diseño de un sistema de tratamiento de aguas para los hogares de Bogotá D.C., el cual se fundamenta principalmente en el compromiso con el medio ambiente con respecto al manejo adecuado del recurso más importante que tiene el hombre, el agua. En los hogares colombianos uno de los principales procesos internos es el lavado de ropa, por esta razón el consumo de agua es bastante elevado y al mismo tiempo el costo de la factura aumenta significativamente. Para realizar el diseño de un sistema de tratamiento de aguas para los hogares de Bogotá D.C. se debe tener en cuenta diversas disciplinas que permitan alcanzar los objetivos y la meta final. La ingeniería de producción está basada en la optimización de los procesos productivos, debido a esto se puede decir que el diseño de este proyecto se enfoca en aprovechar y reutilizar el agua de la lavadora después de cada proceso de lavado, evitando así el desperdicio del recurso y a la vez generando una disminución en los costos de la factura. Dentro de esta disciplina se pueden encontrar diversas ramas que se especializan en los diferentes componentes del proyecto, una de ellas es el enfoque ambiental, que brinda las herramientas para detectar las problemáticas más comunes y que pueden ser mejoradas a través de un estudio ambiental. El diseño de prototipos con la ayuda de software de tipo CAD y CAM, que permiten realizar simulaciones para mejorar el diseño real. El estudio de costos y presupuestos permiten calcular de forma adecuada el valor de implementar el proyecto. La automatización también es una rama muy importante que le da a este estudio un enfoque especial y único que lo hace fácil de manipular y a la vez altamente tecnológico y atractivo para el cliente. La intención del proyecto es buscar alternativas que brinda la ingeniería de producción con sus diferentes especializaciones para obtener el mejor método, diseño y desarrollo del sistema de tratamiento de agua, que sea fácil de implementar e interesante para las personas, mejorando así la calidad de vida y por supuesto contribuir de manera positiva con el medio ambiente desde el hogar. En el capítulo 2 se encuentra el marco histórico, teórico, conceptual y legal donde se muestran los casos de reutilización de agua en el mundo, en Colombia y en Bogotá D.C., se encuentra además una recopilación de teoría referente a tratamientos de agua y sistemas de reutilización. El capítulo 3 detalla la metodología utilizada en el desarrollo del proyecto, especificando el paso a paso abarcando la recopilación de la información, el diagnóstico del uso del agua en Bogotá D.C., el diseño del sistema de reutilización y por último la socialización del proyecto con la comunidad interesada. 11 En el capítulo 4 se analizan el uso actual del recurso hídrico en la ciudad de Bogotá D.C. y se evalúa la problemática y el impacto generado por el mal aprovechamiento del agua en la ciudad. El capítulo 5 se detallan las características del sistema, tanto físicas como de manejo y mantenimiento, se muestra además un esquema del sistema dando a conocer una idea clara de la apariencia de la propuesta. El capítulo 6 muestra el costeo de la propuesta, el análisis del costo y el beneficio, el tiempo de retorno de la inversión desglosado en cada estrato socioeconómico. Por último el capítulo 7 muestra el nivel de aceptación del sistema obtenido en la socialización con las amas de casa de las comunidades de Ciudad Bolívar y Bosa, los aportes obtenidos y las opciones de mejora con base en las necesidades de la población. 12 1. GENERALIDADES 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.1 Descripción del problema. Una de las actividades más comunes dentro de los hogares en Bogotá D.C. es el lavado de ropa, lo cual representa un consumo significativo de agua potable no reutilizable que afecta directamente el recurso hídrico y por ende los ecosistemas a su paso. En Colombia existen normas de control de contaminación de aguas, aplicadas la industria y aguas no domésticas, por tal motivo los hogares colombianos no se acogen a ningún lineamiento de regulación de vertimiento de aguas contaminadas. Por lo anterior se pretende diseñar un sistema de tratamiento para el agua después del proceso de lavado con maquina lavadora, el cual permita almacenarla y reutilizarla, con la ayuda de un método cíclico que permita aprovechar y alargar la vida útil del agua, con el fin de minimizar el desperdicio de la misma y disminuirlos gastos de consumo, reduciendo así la contaminación generada en el hogar, aportando un impacto ambiental positivo y disminuyendo los costos de la factura. El sistema de tratamiento debe tener bajos costos, y además cumplir con las necesidades de tratamiento básicas para la reutilización del agua. También estará orientado hacia un sistema automático, su mantenimiento debe ser práctico y sencillo, y sus repuestos deben ser económicos, con el ánimo de crear un producto de fácil manejo y acceso para el cliente, con una instalación sencilla, para que pueda ser transportada de manera eficiente a cualquier lugar. 1.1.2 Formulación del problema. Actualmente en Bogotá D.C. no hay empresas dedicadas al tratamiento de aguas grises dirigidas hacia el hogar, por lo cual muchas personas buscan la forma de aprovechar el agua de la lavadora mediante procesos rudimentarios, que no son eficientes y que muchas veces dan mal aspecto al hogar, ocupan grandes espacios y generan malos olores. ¿El diseño de un sistema de tratamiento y reutilización del agua de la lavadora en los hogares de Bogotá D.C., es una solución que aporta a la disminución de la contaminación del agua y al ahorro en los gastos de la factura? 13 1.2 JUSTIFICACIÓN En Colombia, según la CRA1, el consumo de agua potable por familia es equivalente a 20 metros cúbicos al mes. Teniendo en cuenta que se entiende por agua potable según el Decreto 475 de 19982 a toda agua que por reunir los requisitos organolépticos, físicos, químicos y microbiológicos señalados en ese mismo decreto, puede ser consumida por la población humana sin producir efectos adversos a la salud. De esta manera el estudio de hábitos de consumo por persona y vivienda, adelantado por el DNP3 en 1991 para cinco ciudades del país (Bogotá D.C., Cali, Medellín, Bucaramanga y Valledupar) sugirió que el uso de agua potable domestica está dada según el grado de las necesidades básicas. De esta manera, se puede decir que el consumo más alto de agua potable en el hogar, está dado por el lavado de ropa con un consumo promedio diario de 38.57 litros por persona, el cual representa un 27.99% del agua total consumida al día por una persona. Teniendo en cuenta esta información, y remplazando los porcentajes de consumo diario y convirtiéndolos en consumo mensual se puede decir que de los 20m 3 o 20.000L consumidos al mes por un hogar, el 27.99% es utilizado en el proceso de lavado de ropa lo cual indica un consumo mensual de 5597.47L de agua potable por hogar. La implementación de un sistema que permita recuperar, almacenar, tratar y reutilizar el agua después del lavado de ropa, puede ser una buena solución al desperdicio y contaminación de agua. Por lo anterior, diseñar un sistema de tratamiento de agua permitiría aprovechar de manera más eficiente el uso del recurso hídrico en los diferentes procesos del hogar como por ejemplo, para el inodoro, el jardín, el lavado del carro, el aseo de la casa, etc., esto se debe principalmente a que esta agua tiene un grado de contaminación aceptable ya que mayormente contiene residuos de jabón, detergentes, blanqueadores, suavizantes y partículas de tela, entre otros, que son fáciles de separar del agua. 1 COLOMBIA. COMISIÓN DE REGULACIÓN DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO. Consumo de agua potable [en línea]. <http://www.cra.gov.co/glosario.shtml?apc=o-xx1-&x=1416> [consultado el 26 de marzo de 2014]. 2 COLOMBIA. DEPARTAMENTO NACIONAL DE PLANEACIÓN. Decreto 475 (16, Marzo, 1998). Por el cual se expiden normas técnicas de calidad del agua potable. Bogotá D.C.: La Presidencia de la República, 1998.1 p. 3 COLOMBIA. DEPARTAMENTO NACIONAL DE PLANEACIÓN. Hábitos de consumo por persona y vivienda. [en línea]. <https://www.dnp.gov.co/Inicio.aspx> [consultado el 26 de marzo de 2014]. 14 El diseño que se propone es de tipo ecológico, también conocido como Ecodiseño el cual pretende utilizar la misma cantidad de agua durante varios procesos de lavado, alargando la vida útil del agua. 1.3 OBJETIVOS 1.3.1 Objetivo general Diseñar un sistema de tratamiento y reutilización del agua de la lavadora aplicado a los hogares de Bogotá D.C. 1.3.2 Objetivos específicos Recopilar información técnica acerca de sistemas de tratamientos, automatización y reutilización de agua en los hogares de Bogotá D.C., para determinar las estrategias necesarias para la realización del proyecto. Elaborar un diagnóstico basado en encuestas, entrevistas y cifras suministradas por entidades confiables con el fin de determinar el uso del agua en los hogares de Bogotá D.C. Realizar el diseño de un sistema de tratamiento y reutilización del agua de la lavadora en los hogares de Bogotá D.C. Analizar el costo y el beneficio de proyecto. Realizar la presentación del proyecto a la población directamente interesada, recopilando sugerencias y opiniones al respecto de la propuesta. 1.4 DELIMITACIÓN Este proyecto, está enfocado en el diseño de un sistema de tratamiento para el agua utilizada en el proceso mecánico del lavado de ropa, orientado a los hogares que tengan máquina lavadora en la ciudad de Bogotá D.C. con el fin de reducir el consumo de agua potable, logrando una disminución en el costo de la factura y generando un impacto ambiental positivo. El proyecto abarca desde la contextualización del problema hasta el diseño de una propuesta de sistema para la reutilización del agua de la lavadora. 15 2. MARCO REFERENCIAL 2.1 MARCO HISTÓRICO 2.1.1 Casos exitosos de reutilización de aguas en el hogar a nivel mundial. La contaminación es la acumulación de sustancias en un medio natural, las cuales son el resultado de la actividades humanas que ocasiona efectos negativos en los ecosistemas afectados la cual ha venido tomando gran importacia a medida que se va conociendo el grave impacto en el medio ambiente. Debido a esto, muchas personas en el mundo se han dado a la tarea de buscar nuevas alternativas para reducir la contaminación en los diversos ecosistemas naturales, entre ellos la reutilización de las aguas grises en el hogar, estas nuevas técnicas son generalmente económicas y en su mayoria son diseñadas por aficionados, los caules las aplican a sus hogares, pero tambien existen empresas que fabrican y venden estos sistemas de tratamiento. En España por ejemplo, se a desarrollado un sistema de tratamiento para aguas grices conocido como GreyWaterNet4, el cual está diseñado para que el agua pase a través de una serie de tanques en los cuales se aplican varios tipos de tratamiento entre ellos la desinfección con rayos ultra violeta. Este sistema requiere de una conexión especial en la cual, la vivienda debe tener una separación de las tuberías en su sistema de desagüe con el ánimo de separar las aguas grises de las aguas negras, evitando que estas se mezclen. El sistema permite reutilizar las aguas grises en la mayoría de los quehaceres domésticos excluyendo el consumo de esta. México es uno de los paises que se ha preocupado por el medio ambiente, en él se han desarrollado muchos proyectos y documentos de investigación con respecto al tratamiento de agua. En el año 2012 se publicó una cartilla llamada “Las aguas jabonosas manual de buenas prácticas”5, en el cual se explica paso a paso el diseño de un sitema de tratamiento casero para aguas grises, de facil implementación, excelentes resultados y lo mas importante muy económico. Hoy en día, los avanes cientificos de sistemas de tratamiento para el agua contaminada en los hogares son muy escasos. Generalmente en las viviendas 4 ESPAÑA. GREYWATERNET. Tratamiento de aguas grises. [en línea]. < http://www.greywaternet.com/> [consultado el 19 de Abril de 2014]. 5 MÉXICO. INSTITUTO CARLOS SLIM DE LA SALUD. Las aguas jabonosas manual de buenas prácticas. [en línea]. < http://slim.eidos.netdna-cdn.com/wp-content/uploads/2013/04/Manual-Aguas-Grises-Web.pdf> [consultado el 19 de Abril de 2014]. 16 se tiene un concepto vago sobre la importancia del tratamiento de agua desde su fuente de contaminación, y se cree que quienes mayormente contaminan las aguas son las industrias, por esta razon no existe una conciencia ambiental adecuada. La contaminación de las aguas, se da en todos los hogares, cada vez que se utiliza la ducha, el lavamanos, el lavado de ropa, en la cocina, etc. Por este motivo es importante empezar a investigar y crear nuevos modelos para realizar tratamiento de agua en el hogar, que sean eficientes. Teniendo en cuenta lo anterior, existen pocos documentos publicados con respecto a este tema, de la misma menera existen pocas empresas en el mundo dedicadas a la fabricación de sistemas de tratamiento de aguas grises para el hogar. Actualmente la internet se ha convertido en una gran ayuda para la divulgación de nuevas investigaciones, en su mayoria son investigaciones “caseras” 6, las cuales son desarrolladas por personas que están interesadas en disminuir los costos de la factura del hogar y hacer un aporte al medio ambiente. Este tipo de investigaciones e implementaciones son muy comunes de encontrar en la pagina de internet You Tube, en la cual se publican videos de todas partes del mundo con sistemas de tratamiento de aguas grises caseros7, que por su diseño son faciles de hacer y muy económicos. Gran parte de estos diseños estan enfocados en tratamientos por humedales artificiales y algunos de ellos son implementados en las terrazas de las casas. Tambien existen algunas empresas en el mundo que ofrecen alternativas de tratamiento de aguas grises, entre ellas EcoAgua 8, una empresa Canadience que está dedicada al diseño e implementación de sistemas de tratamiento de agua con la ayuda de humedales artificiales, los cuales traen grandes beneficios al medio ambiente por generar vegetación y por su construcción natural. 2.1.2 Casos exitosos de reutilización de aguas en los hogares de Colombia. En Colombia, tristemente se puede observar el bajo compromiso tanto de la ciudadanía como del mismo estado del manejo adecuado del recurso hídrico. Las políticas ambientales que actualmente rigen al país, no son las más adecuadas ni las más avanzadas. El tema ambiental no es muy significativo, y hasta ahora se está tomando una conciencia ambiental un poco más seria. Según el periódico el espectador en su página web, publica en 2008 que en Colombia sólo se trata 9% 6 Se hace referencia a investigaciones de tipo aficionado, sin investigación científica, que se hace por iniciativa propia, para beneficio personal. 7 ESPAÑA. YOU TUBE. Filtro casero de aguas grises, Recuperado el 13 de Mayo disponible en la página web https://www.youtube.com/watch?v=kYT7UkR7qRc 8 CANADA. ECOAGUA. Tratamiento de aguas por humedales artificiales. [en línea]. < http://www.eco-agua.net/> [consultado el 19 de Abril de 2014]. 17 de sus aguas residuales9, lo cual es una cifra alarmante, que permite observar el poco compromiso ambiental que tiene el país. Para el año 2013 se hace otra publicación por el mismo periódico donde se afirma que Colombia se raja en el tratamiento de aguas residuales10, a pesar de que en el país ha aumentado la infraestructura de plantas de tratamiento, los resultados no son los esperados y el problema continúa. Lo anterior nos permite tener un concepto del desarrollo ambiental en Colombia, el cual es muy bajo con respecto al tratamiento de aguas, por esta razón encontrar proyectos de tratamiento de aguas grises aplicados al hogar es muy escaso o casi nulo, lo que sí se pueden encontrar son proyectos caseros publicados en la web a través de videos, pero estos proyectos no están soportados con documentos escritos, por lo que aportan apenas algunas ideas sobre la implementación de sistemas de tratamiento de aguas grises. Un proyecto muy interesante sobre el tratamiento de aguas grises en el hogar, está publicado en la página web You Tube11, el cual está diseñado he implementado en la ciudad de Cali, y se orienta hacia un ecosistema de tipo humedal artificial. Es un diseño sencillo, eficiente y económico que según el autor, aporta al hogar un ahorro de agua y una disminución del costo de la factura, además de dar un gran ejemplo en la preservación del medio ambiente. En Colombia hay algunas empresas dedicadas al tratamiento de aguas en el hogar, por ejemplo Aguas de Colombia LTDA.12 la cual diseña e instala plantas de tratamiento de aguas residuales y domesticas para comunidades. Estas plantas están dirigidas a conjuntos de apartamentos en su mayoría, aunque las adaptan a comunidades de varios hogares. 9 COLOMBIA. EL ESPECTADOR. Colombia sólo trata un 9% de sus aguas residuales. [en línea]. <http://www.elespectador.com/impreso/negocios/articuloimpreso-colombia-solo-trata-9-de-sus-aguas-residuales> [consultado el 19 de Abril de 2014]. 10 COLOMBIA. EL ESPECTADOR. Colombia se raja en el tratamiento de aguas residuales. [en línea]. <http://www.elespectador.com/noticias/economia/articulo-403802-colombia-se-raja-el-tratamiento-de-aguas-residuales > [consultado el 19 de Abril de 2014]. 11 COLOMBIA. YOU TUBE. Humedal casero, ptar, biofiltro, reciclaje de aguas grises, lavadora, hecho en Cali Colombia. [en línea]. < http://www.youtube.com/watch?v=r5zkKLUqhuY> [consultado el 19 de Abril de 2014]. 12 COLOMBIA. AGUAS DE COLOMBIA LTDA. Plantas de tratamiento de agua residual doméstica. [en línea]. < http://www.aguacol.com/index.php?option=com_content&view=article&id=49%3Aresibloc&catid=25&Itemid=37> [consultado el 19 de Abril de 2014]. 18 2.1.3 Casos exitosos de reutilización de agua en los hogares de Bogotá D.C. En Bogotá D.C. no hay documentado ningún caso exitoso aplicado a los hogares, existe un estudio realizado por estuantes de la universidad distrital Francisco José de Caldas, titulado “Sistema de aprovechamiento para la reutilización de aguas residuales en proyectos de conjuntos residenciales en la ciudad de Bogotá D.C.”,13 el cual no ha sido implementado. 2.2 MARCO TEÓRICO 2.2.1 Tratamiento de aguas. El tratamiento de aguas es un conjunto de procesos que permiten eliminar o disminuir la contaminación del recurso, mediante operaciones de tipo físico, químico o biológico, que tienen como finalidad obtener aguas con características adecuadas para su uso y que se ajusten a la normatividad vigente. Según Ramón Ramírez & Leopoldo Mendoza 14 las aguas residuales pueden ser tratadas de diversas maneras esto con el ánimo de minimizar y reducir el grado de contaminación. En el mundo existen diferentes métodos y formas de realizar tratamientos para el agua, los cuales son implementados según el grado de contaminación que se presente. Según Osorio Robles & Torres Rojo15 las aguas depuradas son “aguas residuales que han sido sometidas a un proceso de tratamiento que permita adecuar su calidad a la normativa de vertidos aplicable”. Existen diversos métodos para realizar el tratamiento de aguas según sus características, pero la mayoría de autores coinciden con unos pasos que son esenciales en el proceso de tratamiento. A continuación se mencionaran algunos16: Tratamiento preliminar Tratamiento primario 13 MASIAS VILLAMIL, Vivian & RIVERA VERGARA, Carolina. SISTEMA DE APROVECHAMIENTO PARA LA REUTILIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES EN PROYECTOS DE CONJUNTOS RESIDENCIALES EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ. 2011 14 RAMÍREZ ACOSTA, Ramón & MENDOZA ESPINOSA, Leopoldo. Economía del agua en baja California. 1a ed. México, Baja California: Editorial Universitaria, 2005. p. 112. 15 OSORIO, Francisco & TORRES, Juan. TRATAMIENTO DE AGUAS PARA LA ELIMINACIÓN DE MICROORGANISMOS Y AGENTES CONTAMINANES. 1a ed. Madrid: Ediciones Díaz de Santos, 2010. p. 7. 16 OLABARRÍA, P. M. (2013). PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS. EQUIPOS ELECTROMECÁNICOS. INGENIERÍA CONSTRUCTIVA (1 ed.). Madrid: A. MADRID VICENTE, EDICIONES. 19 Tratamiento secundario Cloración Tratamiento de lodos Los anteriores pasos son comúnmente utilizados en el tratamiento de aguas negras, por lo tanto son bastante útiles para implementarlos en el tratamiento de aguas grises. Tratamiento preliminar. Este tipo de tratamiento es comúnmente utilizado en las grandes plantas de tratamiento, ya que busca medir el caudal del agua que ingresa al sistema y se concentra en eliminar como primer paso todos los sólidos suspendidos en el agua y que son perceptibles al ojo humano, estos sólidos se caracterizan por ser de gran tamaño, como telas, ramas, botellas, bolsas plásticas, etc. También se busca reducir o eliminar los sólidos inorgánicos como las arenas17. - Rejillas o rejas de barrera. La forma más adecuada para eliminar dichos sólidos es con la ayuda de rejillas, las cuales bloquean el paso de los sólidos para ser removidos de forma manual o mecánica. El diseño de estas rejillas varía según la planta de tratamiento y por supuesto según el caudal de las aguas. Este método es práctico y económico ya que después de ser instaladas las rejillas no es necesario invertir mucho dinero para su mantenimiento18. - Tamices. Son similares a las rejillas solo que tienen aberturas más pequeñas que ayudan a capturar los sólidos que pasaron por las rejillas, de esta manera se logra remover un mayor porcentaje de sólidos, con el fin de evitar atascamientos en las tuberías.19 - Desmenuzadores. Son sistemas de corte como molinos o trituradores que cortan los sólidos en pequeñas partes para ser reintegrados a las aguas con el ánimo de evitar la obstrucción de las tuberías20. 17 RUSSELL, D. L. (2012). TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. UN ENFOQUE PRÁCTICO (1 ed.). Madrid, España: A. Madrid Vicente, Ediciones. 18 RAMALHO, R. S. (2003). TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (1 ed., Vol. 2). Madrid: A. Madrid Vicente, Ediciones. 19 TORRES ROJO, J. C., OSORIO ROBLES, F. & SÁNCHEZ BAS, M. (2010). TRATAMIENTO DE AGUAS PARA LA ELIMINACIÓN DE MICROORGANISMOS Y AGENTES CONTAMINANTES: Aplicación de procesos industriales a la reutilización de aguas residuales (1 ed.). Madrid, España: A. Madrid Vicente, Ediciones. 20 COBO, J. C. (2009). MAQUINARIA PARA TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN DE AGUAS. FUNDAMENTOS Y APLICACIONES. (1 ed.). Madrid: A. Madrid Vicente, Ediciones. 20 - Desarenadores. Se le llama arenas a los sólidos inorgánicos como la arena, cenizas, grava, etc., que transportan las aguas. La remoción de las arenas se lleva a cabo con la ayuda de unidades conocidas como desarenadores, las cuales por medio de un sistema de flujo de agua hace que estos sólidos caigan al fondo por su peso y sean atrapados, con el fin de que el agua continúe su curso sin estos sólidos, los cuales pueden dañar las tuberías y los otros dispositivos de tratamiento21. - Barreras de grava. Generalmente las barreras de grava son ubicadas en ciertos puntos de pequeños ríos o quebradas, las cuales actúan como un filtro que retiene sólidos de tamaños considerables, normalmente son fabricadas en formas de paredes con un recubrimiento en maya de acero que le da su forma, se construyen con la ayuda de grava o piedras de tamaños relativamente grandes que no impiden el paso del agua pero si retienen los sólidos que viajan en ella. - Trampas de grasas. Son dispositivos o barreras diseñadas para remover aceites o grasas así como también otros materiales flotantes como las espumas o natas. Este es un proceso muy importante en el tratamiento preliminar de las aguas ya que de esto depende el buen funcionamiento de los equipos y se evita la obstrucción de las tuberías22. Tratamiento primario. En esta etapa se busca eliminar los sólidos suspendidos por medio de métodos como la sedimentación, usando tratamientos físicos y fisicoquímicos. Normalmente se busca dejar el agua en reposo en grandes tanques para realizar el proceso de sedimentación natural o por gravedad, también se pueden agregar productos químicos que ayudan a sedimentar los sólidos de manera más eficiente como los floculantes23. - Sedimentación. Es un proceso que se lleva a cabo por la acción de la gravedad, la cual hace que una partícula con mayor densidad en el agua tenga una trayectoria descendente hasta llegar al fondo del líquido24. 21 JUANA, R. I. (2005). PROYECTOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS. AGUAS DE PROCESO, RESIDUALES Y DE REFRIGERACIÓN (1 ed.). Madrid: A. Madrid Vicente, Ediciones. 22 DEGRÉMONT, G. (1979). MANUAL TÉCNICO DEL AGUA (4 ed., Vol. 34). Madrid: A. MADRID VICENTE, EDICIONES. 23 MUÑOZ, A. H., Lehmann, A. H., & Martínez, P. G. (2004). MANUAL DE DEPURACIÓN URALITA (3 ed.). Madrid: A. MADRID VICENTE, EDICIONES. 24 SEPARACIÓN DE SÓLIDOS EN SUSPENCIÓN, [en línea]. <ttp://www.fing.edu.uy/iq/cursos/qica/repart/qica1/Sedimen tacion.pdf> [consultado el 07 de septiembre de 2015]. 21 La sedimentación se puede llevar a cabo de varias formas como se verán a continuación: - Tanques rectangulares de sedimentación simple. como su nombre lo indica son tanques rectangulares en los cuales predomina el flujo de agua horizontal. Estos sedimentadores cuentan con sistemas recolectores de lodo que pueden ser de barredores con cadena o de puente móvil. El diseño de un tanque de estos requiere de amplio espacio y de un sistema hidráulico capaz de distribuir el caudal uniformemente a través de toda la sección trasversal, disipar la energía que trae el agua y garantizar una velocidad longitudinal uniforme de igual intensidad y dirección25. - Tanques circulares de sedimentación simple. Este tipo de tanque permite mantener un volumen de agua elevado de agua sin movimiento, lo cual facilita sedimentar los sólidos de manera rápida y precisa ya que se depositan en el fondo cónico del mismo, lo que ayuda a una extracción fácil de los lodos acumulados26. - Tanques de imhoff. Se llama así debido a su inventor Karl Imhoff, un ingeniero alemán especializado en aguas. Este dispositivo es uno de los más utilizados en el tratamiento de aguas ya que es fácil de operar y su diseño es muy sencillo de aplicar. Se basa en dos cámaras una superior que disminuye la velocidad del agua y atrapa las espumas, natas y grasas y una cámara inferior que actúa como depósito de sedimentación, la cual en su parte inferior está diseñada de forma cónica y tiene un sistema de extracción de lodos sedimentados27. Tratamientos Químicos. Son procesos que permiten realizar tratamientos a las aguas de manera más eficiente y rápida, consisten usualmente en adicionar reactivos químicos que logran realizar ciertas actividades de separación de sólidos suspendidos en el agua para facilitar la sedimentación de los mismos. - Potencial de hidrogeno (pH). La escala de pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución, siendo 25 BABBITT, H. E., & DOLAND, J. J. (1962). WATER SUPPLY ENGINEERING (6 ed.). Nueva York: McGraw-Hill. 26 TOMAS, C. (1946). SEDIMENTATION AND THE DESIGN OF SETTLING TANKS (3 ed.). Transactions ASCE. 27 CULP, G. L., Hsiung, K.-y., & Conley, W. R. (1969). TUBE CLARIFICATION PROCESS, OPERATING EXPERIENCES (95 ED.). CIVIL ENGINEERING DATABASE (CEDB): ASCE. 22 ácidas las disoluciones con pH menores a 7 (el valor del exponente de la concentración es mayor, porque hay más iones en la disolución) y alcalinas las que tienen pH mayores a 7. La medición del pH es un factor muy importante en el tratamiento de aguas ya que de este depende el éxito de los tratamientos secundarios los cuales emplean la ayuda de los microorganismos, que a su vez son susceptibles a los cambios de pH, y su desarrollo depende del mismo28. El nivel de pH debe ser cuidadosamente estudiado en todas las fases del tratamiento de aguas y debe ser regulado según las necesidades.29 El nivel de pH se puede medir con diferentes métodos, uno de ellos es con la ayuda del pH-metro, el cual es un instrumento electrónico que arroja valores en una pantalla digital, también se puede medir con la ayuda de papel indicador, el cual al ser sometido a prueba cambia de color y esto determina el nivel de pH, también se puede lograr la medición con productos químicos como fenolftaleína y el naranja de metilo30. Durante el tratamiento de aguas es probable que se requiera ajustar el nivel de pH, por lo tanto para aumentarlo o disminuirlo es necesario utilizar y adicionar productos químicos de composición acida o bases, según la necesidad. Un ejemplo para disminuir la acides se utiliza clorhídrico, cuando el agua está en un rango alcalino. Por el contrario para subir el pH cuando está en un nivel acido es la adición de hidróxido sódico. Este proceso se realiza para mantener un pH lo más cerca posible a 7 o sea neutro, sin embargo esto depende de la necesidad que se tenga. - Coagulación. Consiste en neutralizar las cargas electrostáticas de las partículas coloidales, con el fin de lograr una reacción de atracción entre las partículas para formar microflóculos. Los coagulantes son agentes que ayudan a la precipitación31, por lo cual es un proceso que implica muchas reacciones de transferencia de masa que se derivan en las siguientes etapas: 28 AGENCY., U. S. (2002). MÉTODO 9040 C. Medición electrométrica de pH. EE.UU: USEPA. 29 FAIR, G., GEYER, J., & OKUN, D. (1968). WATER AND WASTEWATER ENGENEERING (2 Ed.). Nueva York: McGrawHill. 30 APHA, A. P. (1998). STANDARD METHODS FOR THE EXAMINATION OF WATER. EE.UU: American Public Health Association. 31 MURCIA, U. D. (2002). TRATAMIENTO FISICO-QUIMICO DE AGUAS RESIDUALES: Coagulación - Floculación. España: UNIVERSIDAD DE MURCIA. 23 - Desestabilización de las partículas Interacción de los contaminantes con el coagulante Interacción y atracción de las partículas para formar flóculos. Las variables que se deben tener en cuenta para el proceso de coagulación son: La dosis de los coagulantes, la alcalinidad y el pH del agua, las concentraciones de las partículas, la solubilidad de los compuestos formados. En el mercado existen varios productos químicos32 que ayudan a realizar este proceso, los más utilizados son: - Sulfato de Aluminio (Al2(SO4)3): es el coagulante más usado, es un sólido de color gris, también conocido como alumbre alúmina, reacciona con los fosfatos y la alcalinidad del agua. Es importante que el pH del agua este en un rango de 5 a 7,5. - Sulfato Ferroso (FeSO4): se lo combina con Cal o Cloro, y se utiliza comúnmente en pH elevados alrededor de 9,5. Tiene un color azul-verdoso y se encuentra casi siempre en forma de sal heptahidratada. - Sulfato férrico (Fe2(SO4)3): es un compuesto de hierro, azufre y oxígeno, es una sal solida de color amarilla y soluble en agua a temperatura normal, puede reaccionar con la alcalinidad del agua o con productos alcalinos como la Cal. El rango de pH debe estar entre 4 a 7 y mayor que 9. - Cloruro férrico (FeCl3): se puede encontrar en forma sólida o líquida, se genera al reaccionar el cloro con el sulfato ferroso, su ventaja principal es el manejo que se le puede dar en diferentes rangos de pH entre 4,8 a 11, reacciona con la alcalinidad del agua y otros compuestos alcalinos. - Floculación. Es la unión de los microflóculos, los cuales forman flóculos más grandes que se vuelven más densos que el agua y pueden ser sedimentados por la acción de la gravedad33. Su eficiencia se aumenta con la ayuda del mezclado lento el cual permite juntar poco a poco los flóculos. Básicamente existen dos tipos de floculación. 32 PRODUCTOS QUÍMICOS PARA EL TRATAMIENTO DEL AGUA, [en línea]. <http://www.lenntech.es/productos-quimicostratamiento-agua.htm>[consultado el 07 de septiembre de 2015]. 33 ARTURO, J. P. (s.f.). COAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN. Bogotá D.C.: Universidad Nacional. [Disponible en] <http://www.bdigital.unal.edu.co/70/4/45_-_3_Capi_2.pdf> [consultado el 07 de septiembre de 2015]. 24 - Floculación pericinética: se lleva a cabo por el desplazamiento natural y continúo de las moléculas de agua. - Floculación ortocinética: se debe a la aplicación de movimiento mecánico o hidráulico, causando el movimiento de las partículas a diferentes velocidades y direcciones lo cual aumenta de forma significativa la colisión de las partículas y de esta forma su unión. Para llevar a cabo este proceso es necesario tener en cuenta las siguientes características o parámetros: Floculación ortocinética, gradiente de velocidad, número de colisiones, tiempo de retención, densidad y tamaño de floculación, volumen de lodos.34 En el mercado se pueden encontrar diversos tipos de productos floculantes35, entre ellos los más conocidos son: Floculantes minerales: La sílice activada es el floculante más utilizado en las plantas de tratamiento debido a su efectividad la cual aumenta si es mezclado con sulfato de alúmina. Floculantes orgánicos o naturales: son polímeros naturales obtenidos por sustancias animales o vegetales. Floculantes sintéticos: Se denominan comúnmente polielectrolitos los cuales pueden ser, polielectrolitos no iónicos, polielectrolitos aniónicos, polielectrolitos catiónicos. Tratamiento secundario. Son procesos de depuración de naturaleza biológica, que se caracterizan por utilizar microorganismos, en su mayoría bacterias las cuales ayudan a eliminar materia orgánica biodegradable, así como también elementos que contienen nutrientes de nitrógeno y fosforo36. 34 CASTILLO, J., & GOMEZ, G. (2011). PROCESOS DE TRATAMIENTOS DE AGUAS, COAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN. Santa Ana de Coro: Universidad Nacional experimental. [Disponible en] <http://es.slideshare.net/guillermo150782/coagulacion-y-floculacion> [consultado el 07 de septiembre de 2015]. 35 MONTIJO, A. (2011). FLOCULACIÓN. [Disponible en] <http://es.slideshare.net/aLeeMontijo/floculacin?related=3> [consultado el 07 de septiembre de 2015]. 36 RONZANO, E., & DAPENA, J. L. (2008). TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE LAS AGUAS RESIDUALES (2 ed.). Madrid: A. Madrid Vicente, Ediciones. 25 - Lechos bacterianos. También conocido como filtro bacteriano o filtro percolador, consisten en hacer caer el agua a tratar en forma de gotas o de lluvia sobre una capa de material que sirve de soporte para los microorganismos depuradores, normalmente tienen grandes dimensiones y son lechos fijos que se rellenan con rocas o piezas de plástico o cerámica que le dan la estabilidad al material soporte.37 - Sobre la superficie del material soporte crece una capa muy fina de biomasa por la cual pasa el agua pre tratada y fluye el aire de forma natural o a veces de forma artificial con el ánimo de mantener la microflora en un medio aerobio, los microorganismos se alimentan de la materia orgánica y de esta manera ayudan a purificar el agua. Estos sistemas, junto con los Lechos Bacterianos, suponen una alternativa tecnológica al proceso convencional de Fangos Activos. Los CBR han sido empleados, en los últimos años, en el tratamiento de varios tipos de aguas residuales, incluidas las urbanas. - Contactores biológicos rotativos. Son sistemas de tratamiento de aguas residuales en los que los microorganismos se hallan adheridos a un material soporte que gira semi-sumergido en el agua a depurar38 - Biodiscos y Biocilindros. Son sistemas de tratamiento que consisten en colocar sobre un eje horizontal una serie de discos o láminas que giran lentamente sobre el mismo, están ubicados en un tanque cilíndrico que contiene agua en un 40% de su capacidad. Las láminas o discos contienen material soporte similar al de los lechos bacterianos, y en su superficie se encuentra una capa de biomasa que tiene un contacto constante con el agua pretratada, al mantenerse en movimiento rotatorio permite que los discos o laminas pasen por el agua y después salgan de ella absorbiendo oxigeno que es la principal fuente para mantener la vida aerobia, de esta manera los microorganismos se alimentan de la materia orgánica que contiene el agua y permite su purificación de manera natural.39 37 TORRES ROJO, J.C, OSORIO ROLES, F, & SÁNCHEZ BAS, M. (2010). TRATAMIENTO DE AGUAS PARA LA ELIMINACIÓN DE MICROORGANISMOS Y AGENTES CONTAMINANTES: Aplicación de procesos industriales a la reutilización de aguas residuales (1 ed.). Madrid, España: A. MADRID VICENTE, EDICIONES. 38 CONTACTORES BIOLÓGICOS ROTATIVOS, [En línea] Disponible en http://bioplastdepuracion.com/index.php?pag=8&lang=2 [Consultado 31 de enero de 2016] 39 COBO, J. C. (2009). MAQUINARIA PARA TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN DE AGUAS. FUNDAMENTOS Y APLICACIONES. (1 ed.). Madrid: A. MADRID VICENTE, EDICIONES. 26 - Fangos activos. También conocidos como lodos activados, es un proceso de tratamiento que mezcla el agua pretratada con lodo biológico en un tanque conocido como reactor biológico.40 - El proceso de floculación permite formar flóculos biológicos que se sedimentan por acción de la gravedad, los microorganismos se alimentan de la materia orgánica formada en los flóculos y el sedimento, el aire circula de forma natural y en ocasiones se inyecta oxígeno disuelto para aumentar la efectividad y prolongar la vida de las bacterias. Después de cierto tiempo los lodos son extraídos del tanque sedimentador y recirculados al reactor biológico, cumpliendo así un ciclo, el mismo proceso se repite varias veces con el ánimo de mantener la flora bacteriana adecuada para el tratamiento del agua. - Filtros verdes. Son cultivos organizados que contienen material vegetal que pueda asimilar gran cantidad de nutrientes, rápido crecimiento, gran consumo de agua por transpiración, tolerancia a los suelos húmedos. Sobre este cultivo fluye un caudal controlado de agua previamente tratada en forma de riego, la cual pasa lentamente por todo el cultivo, a medida que el agua fluye la vida vegetal va absorbiendo la materia orgánica y sus nutrientes, de esta manera el cultivo prolifera y crece rápidamente y se mantiene saludable, mientras tanto el agua es separada de los contaminantes y al mismo tiempo purificada, gran parte de esta agua es absorbida por las plantas y posteriormente transpirada.41 - Digestión anaerobia. Es un proceso que se utiliza cuando el agua contiene gran cantidad de contaminantes, consiste en la degradación de la materia orgánica con la ayuda de microorganismos de tipo anaerobio, los cuales se alimentan y generan productos derivados como el gas, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, entre otros. El agua previamente tratada debe estar en un contenedor totalmente cerrado para que los microorganismos proliferen de manera eficiente, el control de pH debe ser meticuloso ya que las bacterias son susceptibles a cambios y pueden llegar a la inhibición o a la 40 OSORIO, F., & TORRES, J. (2010). TRATAMIENTO DE AGUAS PARA LA ELIMINANCIÓN DE MICROORGANISMOS Y AGENTES CONTAMINANTES (1 ed.). Madrid: Ediciones Díaz de Santos. 41 COBO, J. C. (2009). MAQUINARIA PARA TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN DE AGUAS. FUNDAMENTOS Y APLICACIONES. (1 ed.). Madrid: A. MADRID VICENTE, EDICIONES. 27 muerte. Es un proceso bastante lento pero a su vez muy eficiente además que se puede aprovechar el gas producido para la generación de energía. 42 - Reactor biológico de membrana. Es igual a un proceso de tratamiento por lodos activos solo que en este caso se le adiciona como último paso la ultrafiltración, la cual se lleva a cabo con la ayuda de membranas que permiten filtrar y separar el lodo del agua, por lo cual el lecho bacteriano permanece en el reactor biológico y el agua sale por otro lado con un alto grado de pureza ya que a través de estas membranas solo pueden pasar las moléculas de agua. Se utiliza comúnmente para la reutilización de las aguas. Gracias a la ayuda de las membranas se puede mantener una elevada concentración de biomasa, la cual tiene un mayor efecto en el tratamiento del agua y a su vez es más fácil de controlar con respecto a su vida útil.43 - Electrocoagulación. Es un proceso electroquímico, que consiste en aplicar una corriente eléctrica que adiciona iones metálicos coagulantes al flujo de agua para lograr una aglomeración de sólidos, funciona igual que con los floculantes químicos pero la ventaja es que no es necesario adicionar dichos productos y por lo tanto no aumenta el número de sales en el agua, y disminuye significativamente la producción de los lodos hasta en un 50%.44 Tratamiento terciario. Son procesos de descontaminación del agua que se emplean para eliminar cargas orgánicas residuales o sustancias contaminantes que no fue posible eliminar en el tratamiento secundario así como también la eliminación de los microorganismos que se utilizaron en dicho tratamiento. Son altamente efectivos y se utilizan comúnmente para darle al agua un grado de pureza mayor con el ánimo de obtener la calidad adecuada para su reutilización.45 42 OSORIO, F., & TORRES, J. (2010). TRATAMIENTO DE AGUAS PARA LA ELIMINACIÓN DE MICROORGANISMOS Y AGENTES CONTAMINANTES (1 ed.). Madrid: Ediciones Díaz de Santos. 43 ARUNDEL, J. (2002). TRATAMIENTOS DE AGUAS NEGRAS Y EFLUENTES INDUSTRIALES. Madrid: ACRIBIA EDITORIAL. 44 RAMIREZ, M. F. (2014). ELECTROFLOCULACIÓN, LA MEJOR SOLUCIÓN PARA LAS AGUAS RESIDUALES. SIAWA.[Disponible en] <https://prezi.com/sko5jxpqtvfx/electrofloculacion-la-mejor-solucion-para-las-aguas-residua/> [consultado el 09 de septiembre de 2015]. 45 ALBERTO, R. J. (2004). TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES, TEORIA Y PRINCIPIOS DE DISEÑO (3 ed.). Bogotá D.C.: Escuela colombiana de Ingeniería. 28 - Intercambio iónico. Es un intercambio de iones entre dos electrolitos o un complejo, que utilizan sólidos poliméricos o minerales dentro de dispositivos llamados intercambiadores de iones. Estos dispositivos contienen resinas de intercambio iónico, las cuales realizan un intercambio de cargas ya sea positiva o negativa. Este proceso permite retener selectivamente sobre la superficie del agua los iones disueltos en el agua es altamente eficiente y puede retener sales en bajas concentraciones.46 - Adsorción. Es un proceso que permite atrapar o retener átomos, moléculas o iones, en la superficie de un material en contraposición a la absorción, en otras palabras es cuando un contaminante es eliminado del agua mediante el contacto de una superficie sólida y adsorbente. Es muy utilizado para eliminar fenoles, hidrocarburos aromáticos nitrados, derivados clorados, etc., también se puede eliminar olores colores y sabores uno de los compuestos adsorbentes más utilizados es el carbón activado.47 - Microfiltración y ultrafiltración. El principal objetivo de este tipo de tratamiento es la separación física. El tamaño de los poros de la membrana determina hasta qué punto son retenidos los sólidos disueltos, la turbiedad y los microorganismos. En la microfiltración las membranas tienen poros que miden entre 0,1 y 10 µm, mientras que en la ultrafiltración se pueden encontrar membranas con poros que llegan a medir desde 0,001 hasta 0,1 µm. - Este tipo de tratamiento es muy efectivo pero a su vez es costoso ya que las membranas deben ser sustituidas continuamente para garantizar la efectividad del proceso.48 - Ósmosis inversa. Es un proceso que permite filtrar un líquido desde una solución más concentrada a una más diluida con la ayuda de una presión mayor a la atmosférica. Para el caso del tratamiento de aguas es el proceso que con la ayuda de presión se obliga a pasar el agua a través de una membrana semipermeable la cual 46 ARUNDEL, J. (2002). TRATAMIENTOS DE AGUAS NEGRAS Y EFLUENTES INDUSTRIALES. Madrid: ACRIBIA EDITORIAL. 47 DEGRÉMONT, G. (1979). MANUAL TÉCNICO DEL AGUA (4 ed., Vol. 34). Madrid: A. Madrid Vicente, Ediciones. 48 TORRES ROJO, J.C, OSORIO ROLES, F, & SÁNCHEZ BAS, M. (2010). TRATAMIENTO DE AGUAS PARA LA ELIMINACIÓN DE MICROORGANISMOS Y AGENTES CONTAMINANTES: Aplicación de procesos industriales a la reutilización de aguas residuales (1 ed.). Madrid, España: A. Madrid Vicente, Ediciones. 29 retiene a todos los sólidos disueltos y permite pasar únicamente a las moléculas de agua, obteniendo así un tratamiento muy efectivo y de alta calidad el cual puede ser para consumo humano, ya que tiene la capacidad de retener microorganismos desde bacterias hasta virus.49 Es un proceso muy costoso ya que requiere membranas que pueden tener altos costos por su difícil fabricación, las cuales deben ser cambiadas constantemente para garantizar la efectividad del proceso. La ósmosis inversa es sin duda el proceso más eficiente en el tratamiento de aguas.50 - Electrodesinfección. Ayuda a eliminar microorganismos como bacterias, parásitos y virus. Este es un proceso altamente eficiente ya que utiliza ánodos con un alto nivel de oxidación de forma indirecta, por lo cual se crean oxidantes tipo cloro, ozono, radicales o peróxidos. Este proceso se puede llevar a cabo de dos formas: pasando el afluente directamente por el interior del reactor, o bien, produciendo los óxidos a partir de una solución madre y después inyectando dosis al agua que se desea tratar.51 - Membranas cerámicas. Este tipo de membranas son altamente eficientes y últimamente se están empleando con mayor frecuencia en el tratamiento de las aguas, esto se debe a que tienen varias características que favorecen su uso. Son resistentes a los disolventes, oxidantes y otros productos químicos, soportan cualquier rango de pH y temperaturas de hasta 100°C. Pueden ser limpiadas y regeneradas con un amplio espectro de reactivos y condiciones de limpieza química.52 Debido al material utilizado en su diseño y su configuración de porosidad, pueden llegar a filtrar fluidos con altas concentraciones de aceites, sólidos suspendidos o alta viscosidad. La resistencia que puede llegar a tener al ser sometida a presión hace que sea posible la limpieza por efecto inverso. 49 FLUIDOS, S. P. (s.f.). ÓSMOSIS INVERSA. [Disponible en] <http://www.sefiltra.com/osmosis-inversa-purificacionagua.php/> [consultado el 09 de septiembre de 2015]. 50 MUÑOZ, A. H., LEHMANN, A. H., & MARTINEZ, P. G. (2004). MANUAL DE DEPURACIÓN URALITA (3 ed.). Madrid: A. Madrid Vicente, Ediciones. 51 OSORIO, F., & Torres, J. (2010). TRATAMIENTO DE AGUAS PARA LA ELIMINACIÓN DE MICROORGANISMOS Y AGENTES CONTAMINANTES (1 ed.). Madrid: Ediciones Díaz de Santos. 52 LIKUID. (s.f.). MEMBRANAS CARÁMICAS. [Disponible en] <http://www.likuidnanotek.com/es/membranas- cartuchos/membranas/membranas_ceramicas/ > [consultado el 07 de septiembre de 2015]. 30 - Oxidación avanzada. Es un proceso que se enfoca en la eliminación de compuestos solubles que no son biodegradables y que están presentes en el agua a tratar. Consiste en realizar una oxidación química en unas condiciones especiales de temperatura y presión para lograr que todos los contaminantes alcances un estado de mineralización. Se utiliza un agente oxidante de tipo radical conocido como hidróxido, el cual tiene una elevada capacidad de oxidante y en tiempos cortos de reacción. Gracias a su reactividad es posible eliminar compuestos orgánicos e inorgánicos. Como los radicales se generan a partir de agua oxigenada, catalizadores soportados y oxígeno los productos derivados son agua y dióxido de carbono. Es un proceso muy eficiente y es utilizado con frecuencia en la industria, debido a esto se ha logrado un gran desarrollo investigativo. 53 2.2.2 Sistemas de reutilización. La reutilización de las aguas es una forma de volver a utilizar el recurso hídrico varias veces en procesos cotidianos que no requieran de aguas muy potabilizadas, estos procesos se dan antes de ser devueltos al dominio público y elementos de desagüe.54 De acuerdo a lo anterior, podemos entender que la reutilización del agua en un proceso cíclico en el cual se vuelva a dar uso al recurso hídrico mediante algún tipo de sistema cerrado, que se da dentro de las instalaciones privadas de la persona que realiza dicha actividad, permitiendo así disminuir el vertimiento de agua a la red pública. Normalmente los sistemas de reutilización se hacen cuando el grado de contaminación es bajo y puede ser sometido a nuevos procesos que no requieran aguas de alta calidad. El tamaño de los sistemas de reutilización varía según el tamaño del proyecto o la necesidad, se puede encontrar desde sistemas de reutilización aplicados en el hogar para los lavamanos, hasta en las grandes industrias con sistemas sofisticados y de alta tecnología. Los sistemas de reutilización de aguas grises en el hogar suelen ser de baja tecnología y por consiguiente económicos de instalar, a diferencia de otros sistemas que son automatizados, en los cuales la tecnología es un concepto muy importante y por ende sus costos pueden aumentar significativamente. 53 INVESQUIA, I. (s.f.). PROCESOS DE OXIDACIÓN AVANZADA. Valencia. [Disponible en] <http://www.iqdinvesquia.com/wp-content/uploads/Catalogo_Procesos_de_oxidacion_avanzada.pdf > [consultado el 07 de septiembre de 2015]. 31 En el mercado se pueden encontrar diversos métodos de reutilización de aguas, tanto mecánicos, hidráulicos, neumáticos, eléctricos, automatizados, mixtos, etc., esto depende de la cantidad de agua que se desee reutilizar, el grado de contaminación y sobre todo los recursos disponibles. Los anteriores métodos utilizan procesos diferentes pero basados bajo un mismo principio, captación, tratamiento y recirculación. Captación. Consiste en tomar el agua de algún tipo de afluente ya sea natural o artificial, la captación es un proceso por medio del cual el agua es retenida para dar uso en diferentes aspectos según las necesidades que se presenten55. La captación del agua se utiliza comúnmente en lugares donde es difícil el acceso a agua potable proveniente de acueductos. Debido a esto las personas se esmeran por conseguir agua por diversos métodos, como superficial, subterránea, agua lluvia, etc., el proceso de captación inicia cuando el afluente es dirigido hacia algún lugar de almacenamiento ya sean tanques o posos, en los cuales puede permanecer por mucho tiempo hasta que sea requerida para su utilización.56 Tratamiento. Como se explicó anteriormente los procesos de tratamiento son diversos y dependen del grado de contaminación y la cantidad de agua a tratar. Recirculación. Este concepto está vinculado a volver a impulsar la circulación de algo dentro del mismo circuito o sistema.57 Es el proceso o método que se implementa para transportar el agua de un lugar a otro con el ánimo de ser utilizada nuevamente en procesos cotidianos. La recirculación del agua permite aprovechar nuevamente el recurso para disminuir el consumo y su costo. Dicho proceso se puede llevar por diferentes métodos, el más común es la utilización de sistemas mecánicos que trasportan el agua por tuberías con la ayuda de maquinaria que le da impulso y velocidad para llegar a su destino. 55 WILL, C. (1991). WATER HARVESTING: A MANUAL FOR DESIGN AND CONSTRUCTION OF WATER HARVESTING SCHEMES. Universidad Libre de Ámsterdam. 56 BOCEK, A. (s.f.). INTRODUCCIÓN A LA CAPTACIÓN DEL AGUA. Alabama USA: Auburn University. [Disponible en] <http://www.auburn.edu/~clinedj/Spanish%20Publications%20Website/publications/Spanish%20WHAP/GT3%20Water%20 Harvesting.pdf > [consultado el 10 de septiembre de 2015]. 57 DEFINICIÓN.DE. (s.f.). RECIRCULACIÓN. [Disponible en] <http://definicion.de/recirculacion/> septiembre de 2015]. 32 [consultado el 10 de Las anteriores etapas son usadas normalmente en la mayoría de sistemas de recirculación, quienes realizan procesos de recirculación en su mayoría son países que cuentan con una limitada fuente de agua potable y a la vez una creciente población, y dentro de estos países quienes más se preocupan por este tema son las industrias quienes tienen fuertes sanciones por la contaminación del recurso y a la vez el costo por su uso es bastante elevado. Por esta razón la tecnología en reutilización es cada vez más estructurada, los sistemas de recirculación hoy en día se destacan por ser altamente eficientes y a la vez con dimensiones menores que ocupan cada vez menos espacio. Uno de los mayores consumidores de agua es el sector agrícola, por el cual se han desarrollado diversos métodos de aprovechamiento de aguas y su reutilización en sistemas de recirculación58. 2.2.3 Sistemas mecánicos. Existen sistemas mecánicos de reutilización, los cuales son bastante comunes y útiles cuando el presupuesto es menor y cuando el interés es controlar de forma manual el proceso. Este tipo de sistemas manejan mecanismos que son controlados por el hombre, como motores, válvulas, etc. Los sistemas mecánicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por componentes, dispositivos o elementos que tienen como función específica trasformar y trasmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan al trasformar distintos tipos de energía59. En el mercado existen empresas dedicadas al tratamiento y recirculación de aguas a continuación se mencionaran algunas. Soliclima energía solar. Es una empresa que ofrece un sistema llamado RECICLAJE DE AGUAS GRISES, el cual tiene tres cámaras separadas, en las dos primeras se realiza un proceso de filtrado, el cual recoge las partículas de mayor tamaño y las expulsa al sistema de desagüe, después se realiza un tratamiento con bio-agentes. En la tercera cámara se realiza un proceso de esterilización con la ayuda de rayos UV. En esta última cámara se almacena el 58 FAOLAND&WATER. (s.f.). REUTILIZACIÓN DEL AGUA. EE.UU: Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. [Disponible en] <http://www.fao.org/nr/water/docs/FAO_recycling_society_es.pdf> [consultado el 10 de septiembre de 2015]. 59 REGINO, L. (2012). SISTEMAS MECANICOS. [Disponible en] <http://es.slideshare.net/Luisa_regino/sistemasmecnicos> [consultado el 10 de septiembre de 2015]. 33 agua, pero si la cantidad almacenada es inferior a la necesaria existe una conexión a la red de agua potable para garantizar el suministro.60 Tratamiento de aguas residuales Química Makteshim. En conjunto con los científicos de la Universidad Ben Gurion y con los ingenieros de Makhteshim, RWL Water desarrolló un sistema completo de desalinización del efluente mediante ósmosis inversa (RO), que recibe el efluente del tratamiento biológico MBR. El sistema entrega agua de alta calidad para su uso en las torres de enfriamiento de la fábrica – permitiendo el reúso de hasta 2.400 metros cúbicos por día.61 2.3 MARCO CONCEPTUAL Para llevar a cabo con éxito el diseño del sistema de reutilización de aguas, se manejaron conceptos fundamentales, a continuación se relacionan algunos de ellos: Aguas domésticas62. El término se utiliza para denominar a las aguas utilizadas en el hogar, y por sus diferentes formas de manipularla se contamina y es vertida a la red de alcantarillado de la ciudad. Aguas grises63. Las aguas grises son todas aquellas que tienen un grado de contaminación tolerable y fácil de tratar, por lo que principalmente están compuestas de jabones, detergentes, y otros productos de limpieza. Se pueden encontrar aguas grises industriales y aguas grises domésticas. 60 SOLICLIMA ENERGÍA SOLAR. Reciclaje de aguas grises. [Disponible en] <http://www.soliclima.com/aguas-grises.html > [consultado el 10 de septiembre de 2015]. 61 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MAKHTESSHIM. Sistema de desalinización por ósmosis inversa ro del afluente tratado. [Disponible en] <http://www.rwlwater.com/makhteshim-quimica-obras-de-tratamento-de-agua/?lang=es > [consultado el 10 de septiembre de 2015]. 62 AGUAS DOMÉSTICAS: Aguas residuales domésticas [en línea] [15 de febrero de 2016] disponible en http://www.infojardin.net/glosario/agua-freatica/aguas-residuales-domesticas.htm 63 TRATAMIENTO DE AGUAS GRISES [Artículo] http://www.greywaternet.com/tratamiento-aguas-grises.html> 34 Consultado 4 mayo 2015] Disponible < Calidad de vida64. Es la forma en la que las personas se sienten con respecto a la forma en la que viven, el grado de satisfacción que perciben en ciertas situaciones. Compromiso con el medio ambiente65. Se le llama a al grado de conciencia que las personas tienen con respecto a la importancia de no contaminar el medio ambiente, lo cual permite manejar de forma adecuada las diferentes formas de contaminar, el aire, suelo, agua, etc. Efectos adversos a la salud. Son los que producen deterioros a la salud de las personas, causando enfermedades o graves daños en cualquier parte del cuerpo, ya sea interna o externamente. Hábitos de consumo66. Se puede decir que son las prácticas que tienen las personas en su vida cotidiana en realizar alguna actividad, que se vuelve un hábito o costumbre adquirida. Impacto ambiental positivo67. Cuando se deja de contaminar el medio ambiente con la ayuda de algún proceso implementado por el hombre o por el grado de compromiso que tengan las personas para llevarlo a cabo. Método cíclico68. Hace referencia a la forma en la cual se va a disponer el sistema para que el agua vuelva a pasar por el mismo proceso varias veces cumpliendo así el ciclo completo, con el ánimo de reutilizar el recurso hídrico varias veces y disminuir el impacto ambiental y el costo de la factura. 64 CALIDAD DE VIDA: calidad de vida, conceptos y medidas [en línea] [15 de febrero de 216] disponible en http://www.cepal.org/celade/agenda/2/10592/envejecimientorp1_ppt.pdf 65 COMPROMISO CIUDADANO CON EL AMBIENTE [el línea] [Consultado mayo 12 2015] Disponible en < http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/Comprom.htm> 66 HABITO DE CONSUMO: Definición de hábito [en línea] [15 de febrero de 2016] disponible en http://www.definicionabc.com/general/habito.php 67 IMPACTO AMBIENTAL: Significado de impacto ambiental [en línea] [15 de febrero de 2016] disponible en http://www.significados.com/impacto-ambiental/ 68 MÉTODO CICLICO: The free dictionary [en línea] [15 de febrero de 2016] disponible en http://es.thefreedictionary.com/ciclo 35 Normas de control69. Se hace referencia a toda la normatividad colombiana que regula el uso del recurso hídrico y por lo cual se debe cumplir con el reglamento estipulado para evitar posibles sanciones. Proceso de lavado. Se hace referencia a la unión de diferentes pasos y métodos que con llevan a la forma de lavar cualquier objeto, para el caso de este proyecto el lavado de ropa en el hogar. Procesos rudimentarios. Este tipo de procesos son aquellos que carecen de un estudio documentado previo, por lo cual se puede decir que son realizados por personas aficionadas pero que muestran algunos resultados positivos. Recurso hídrico70. También conocido comúnmente con el nombre de agua, el cual es vital para la vida de toda la naturaleza, la palabra recurso hídrico se usa técnicamente para darle un valor agregado y una comprensión de mayor impacto. Sistema automático71. Un sistema automático es aquel que se controla de forma autónoma, con la ayuda de dispositivos inteligentes y de alta tecnología. Vida útil del agua72. Siempre y cuando el agua tenga un grado contaminación bajo, es posible utilizarla en diversos procesos y por ende utilidad se extiende, si por el contrario está muy contaminada es difícil reutilizarla en procesos comunes y por tanto se puede decir que ya perdió vida útil. 69 Decreto 475 de 1998 [Norma] [Consultado 5 mayo 2015] Disponible en de su de su < http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=1327> 70 EL AGUA [Artículo] [Consultado 14 mayo 2015] Disponible en < https://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/ 2099.1/6263/4/03_Mem%C3%B2ria.pdf> 71 SISTEMA AUTOMATIZADO: Maquinaria pro, características de un sistema automático [en línea] [15 de febrero de 2016] disponible en <http://www.maquinariapro.com/sistemas/sistema-automatico.html> 72 VIDA UTIL DEL AGUA: Vida útil de los alimentos y su importancia para los consumidores [n línea] [15 de febrero de 2016] disponible en http://www.eufic.org/article/es/artid/La_vida_util_de_los_alimentos_y_su_importancia_para_los_ consumidores/ 36 2.4 MARCO LEGAL Colombia es uno de los países más ricos en recurso hídrico a nivel mundial, es el cuarto después de Canadá Rusia y Brasil73, pero a pesar de esto no estamos ajenos a la escasez de agua consumible, por tal motivo es indispensable conocer y acatar la normativa vigente que aplica al manejo y cuidado de este recurso vital que a través de la historia de la humanidad ha condicionado completamente el desarrollo de sociedad. La normativa aplicada a aguas residuales domésticas en Bogotá D.C. es escasa o nula, existe legislación que rige los servicios públicos y la calidad del agua de la que se detalla en el marco legal. Tabla 1. Marco legal NORMA APLICACIÓN CONSTITUCIÓN POLÍTICA COLOMBIANA DE 199174 LEY 99 DE 199375 (Diciembre 22) LEY 9 DE 197976 (Enero 24) Donde se establece que todas las personas tienen derecho a gozar de un ambiente sano. Rige el manejo y aprovechamiento de los recursos naturales garantizando el desarrollo sostenible. Determina que acción para la protección y recuperación ambientales del país es una tarea conjunta y coordinada entre el Estado, la comunidad, las organizaciones no gubernamentales y el sector privado. Establece las normas y medidas que regulan los residuos o materiales que afecten o que puedan afectar el medio ambiente. 73 CARDON GONZALES, Álvaro Hernando, RÉGIMEN JURÍDICO DE LAS AGUAS EN COLOMBIA, [Articulo ] [Consultado 14 mayo 2015] Disponible en <http://www.engr.colostate.edu/~neilg/ce_old/projects/Colombia/Colombia/cd1_files/spanish/ 25%20REGIMENJURIDICOAGUA-EXTERNADOTOMOI.doc> 74 Constitución política de la república de Colombia, [En línea] [Consultado 14 mayo 2015], Disponible < http://www.oas.org/dsd/EnvironmentLaw/Serviciosambientales/Colombia/%28Microsoft%20Word%20-%20Constituci.pdf> 75 Ley 99 de 1993. [En línea] [Consultado 14 mayo 2015], Disponible http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/ Norma1.jsp?i=297 76 Ley 9 de 1997. [En línea] [Consultado 14 mayo 2015], sisjur/normas/Norma1.jsp?i=1177 37 Disponible http://www.alcaldiabogota.gov.co/ Tabla 1. (Continuación) LEY 142 DE 199477 (Julio 11) Aplica en la medida que garantiza la calidad del servicio público y su disposición final para asegura el mejoramiento de la calidad de vida de los usuarios. Protección de los recursos natrales. Todo plan ambiental regional y municipal debe incorporar obligatoriamente un programa para el uso eficiente y ahorro del agua. LEY 373 DE 199778(Junio 6) LEY 79 DE 1986. (Diciembre 30)79 Establece programas de uso eficiente y ahorro de agua con metas anuales para reducir pérdidas en los sistemas de acueducto. Por la cual se prevé la conservación y preservación del agua. Refiere al ambiente como patrimonio común, donde el estado y las personas particulares deben participar en su preservación y manejo. DECRETO LEY 2811 DE 197480 (Diciembre 18) Tiene como objetivo controlar y prevenir los efectos nocivos de la explotación de los recursos naturales no renovables como el agua en cualquiera de sus estados. Considera como factor que deteriora el ambiente la contaminación del agua, del aire, el suelo y los demás recursos naturales. 77 Ley 142 de 1994 [Norma] [consultado 13 mayo 2015] disponible en <http://www.alcaldiabogota.gov.co/ sisjur/normas/Norma1.jsp?i=2752> 78 Ley 373 de 1997 [Norma] [Consultado 13 mayo 2015] Disponible en <http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/ normas/Norma1.jsp?i=342> 79 Ley 79 de 1986 [Norma] [Consultada 13 mayo 2015] Disponible <http://www.alcaldiabogota.gov.co/ sisjur/normas/Norma1.jsp?i=9211> 80 Decreto 2811 de 1974 [Decreto] [Consultado 13 mayo 2015] Disponible <http://www.alcaldiabogota.gov.co/ sisjur/normas/Norma1.jsp?i=1551> 38 Tabla 1. (Continuación) Por el cual se reglamenta el artículo 15 de la Ley 373 de 1997 en relación con la instalación de equipos, sistemas e implementos de bajo consumo de agua. La utilización de equipos, sistemas e implementos de bajo consumo de agua. Obligaciones de las entidades prestadoras del servicio de acueducto. DECRETO 3102 DE 199781 DECRETO 155 DE 200482 DECRETO 1575 DE 200783 (Mayo 9) DECRETO 159484 DE 1984 (Junio 26) DECRETO 1076 DE 201585 (Mayo 26) 81 Decreto Por el cual se reglamenta el artículo 43 de la Ley 99 de 1993 sobre tasas por utilización de aguas y se adoptan otras disposiciones. Tasas por utilización de aguas superficiales, las cuales incluyen las aguas estuarinas, y las aguas subterráneas. Establece el sistema de control y protección del agua para consumo humano. Aclara definiciones correspondientes a potabilidad de agua para consumo y uso de personas. Derogado parcialmente por el decreto 3930 de 2010. Mediante el cual se establecen los parámetros que debe tener el agua para uso doméstico. Por medio del cual se expide el Decreto Único Reglamentario del Sector Ambiente y Desarrollo Sostenible. El objeto de este decreto es compilar la normatividad expedida por el Gobierno Nacional, para el cumplimiento y ejecución de las leyes del sector Ambiente. ……. 3102 de 1997 [Decreto] [Consultado 13 de mayo de 2015] Disponible 13 de mayo de 2015] Disponible <http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=3333> 82 Decreto 155 de 2004 [Decreto] [Consultado <http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=13545> 83 Decreto 1575 de 2007 [Norma] [consultado 13 mayo 2015] Disponible <http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/ normas/Norma1.jsp?i=30007> 84 Decreto 1594 de 1984 [norma] [consultado 10 de febrero de 2016] Disponible en < http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=18617> 85 Decreto 3390 de 2010 [Norma] [Consultado 30 de junio 2016] Disponible < http://www.parquesnacionales.gov.co/portal/wpcontent/uploads/2013/08/Decreto-Unico-Reglamentario-Sector-Ambiental-1076-Mayo-2015.pdf> 39 Tabla 1. (Continuación) Modifica parcialmente el Decreto 3930 de 2010 y fija la normatividad de vertimientos de aguas superficiales, marinas, a los sistemas de alcantarillado público y al suelo. DECRETO 4728 DE 201086 (Diciembre 23) Se establece el mecanismo departamental para la evaluación y viabilización de proyectos del sector de agua potable y saneamiento básico a financiar con productos que no provienen de la nación. Por la cual se reglamenta el uso de productos químicos. Suministro, manejo y tratamiento de cal viva, sulfato de aluminio, y cloro hipocloritos en el tratamiento de agua para consumo humano. Por la cual se adopta el formulario de información relacionada con el cobro de las tasas por utilización de aguas y el estado de los recursos hídricos a que se refiere el Decreto 155 de 2004 y se adoptan otras disposiciones. Información relacionada con el cobro de las tasas por utilización del agua y el estado de los recursos hídricos. Por la cual se reglamenta el artículo 12 del Decreto 3100 de 2003, sobre Planes de Saneamiento y Manejo de Vertimientos, PSMV, y se adoptan otras determinaciones. Seguimiento, control, periodo y vigencia del Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos para las empresas prestadoras de servicio de alcantarillado. DECRETO 475 DE 201587 (Marzo 17) RESOLUCIÒN 2314 DE 198688 RESOLUCIÒN 0866 DE 200489 RESOLUCIÒN 1433 DE 200490 86 Decreto 4728 de 2010 [Norma][consultado 07 de febrero de 2016], Disponible en <http://www.alcaldiabogota.gov.co/ sisjur/normas/Norma1.jsp?i=41009> 87 Decreto 475 de 2015 [Decreto] [Consultado 27 de marzo de 2016] Disponible en <http://wp.presidencia.gov.co/sitios/normativa/decretos/2015/Decretos2015/DECRETO%20475%20DEL%2017%20DE%20 MARZO%20DE%202015.pdf> 88 Resolución 2314 de 1986 [Resolución] [consultado 15 de mayo de 2015] Disponible en <http://ingenieria.udea.edu.co/isa/normas_decretos/Resolucion%2023141986.%20Qcos.%20consumo%20agua%20potable.pdf> 89 Resolución 086 de 2004 [Norma] [Consultado 15 de mayo de 2015] Disponible en de 2015] Disponible en <http://www.corpamag.gov.co/archivos/normatividad/Resolucion866_20040722.htm> 90 Resolución 1433 de 2004 [Norma] [Consultado <http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=15603> 40 15 de Mayo Tabla 1. (Continuación) RESOLUCIÓN 1508 DE 201091 (Agosto 4) Promueve el uso eficiente y ahorro del agua potable imponiendo sobrecostos al uso excesivo los cuales de destinan al Fondo Nacional Ambiental (FONAM.) RESOLUCIÓN 3956 DE 200992 (Junio 19) Establece la norma técnica para el control y manejo de los vertimientos realizados en el recurso hídrico en el Distrito Capital. POLÌTICA NACIONAL PARA LA GESTIÒN DEL RECURSO HÍDRICO93 Política nacional para la gestión integral del recurso hídrico (31-07- 2009). Establece los objetivos, estrategias, metas, indicadores y líneas de acción del recursos hídrico en el país en un horizonte a 12 año. Fuente: Autores 91 Resolución 1508 de 2010 [norma] [ consultado 13 mayo 2015] Disponible en Disponible en <http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=40104> 92 Resolución 3956 de 2009 [norma] [Consultado 03 de marzo de 2016] <http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=37048> 93 Política nacional para la gestión del recurso hídrico [Política] [Consultado 15 de mayo de 2015] Disponible en <http://faolex.fao.org/docs/pdf/col146504.pdf> 41 3. METODOLOGÍA Para cumplir con los objetivos y lograr un buen desarrollo del proyecto, es necesario seguir unas pautas metodológicas que permitan alcanzar los objetivos propuestos de manera clara y ordenada. 3.1 RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN Realizar consulta bibliográfica sobre el tratamiento de aguas, con la ayuda de libros, revistas, artículos, etc. Visita a bibliotecas. Realizar estudio y consulta bibliográfica sobre sistemas de tratamiento existentes en el mundo y en Colombia. Empresas prestadoras de este tipo de servicios, instrumentación existente. Realizar consulta bibliográfica sobre tipos de tratamiento de agua, sus diferentes aplicaciones y sus métodos, para determinar la mejor opción en la implementación de un sistema de reutilización mecánico y de bajo costo que pueda ser aplicado a los hogares de Bogotá. Analizar el impacto que genera el mal uso del agua en los hogares de Bogotá D.C., con la ayuda de datos recolectados en estudios y documentos previos. Dar a conocer la importancia de la problemática por la que pasa actualmente el país y brindar opciones para atacarla. Determinar el consumo de agua en los hogares de Bogotá D.C. mediante cifras tomadas de sondeos a la población y documentos existentes. Consultar sobre los hábitos y los diferentes usos de las aguas utilizadas en los hogares de Bogotá D.C. con el ánimo de determinar el consumo de agua en el proceso de lavado de ropa, cifras y estadísticas que permitan el análisis de la situación actual, evidenciando el problema y brindando opciones de mejora. Consultar la normativa aplicable al manejo y disposición de aguas en el país y en Bogotá D.C. 42 3.2 ELABORACIÓN DE DIAGNÓSTICO SOBRE USO DE AGUA EN LOS HOGARES DE BOGOTÁ D.C. Realizar documentación legal de parámetros de calidad del agua para uso doméstico, características del agua de la lavadora. Realizar la toma de datos por medio de estudios de campo que permitan obtener información acertada sobre el beneficio de tener un sistema de reutilización de aguas grises en el hogar. Estudio de hábitos de consumo del agua de la lavadora en los hogares de Bogotá D.C. Realizar análisis de datos y resultados obtenidos de las investigaciones realizadas con el fin de manejar información oportuna de las diferentes formas de vida de las personas, de sus costumbres y hábitos. Analizar resultados. Con toda la información recolectada anteriormente recopilar los datos y analizar los diferentes aspectos con conlleven al diseño del proyecto de manera más puntual y acertada. 3.3. FORMULACIÒN DEL DISEÑO DE REUTILIZACIÓN Ejecutar un esquema que muestre las características del sistema propuesto, descripción del funcionamiento del sistema. Diseñar planos y bocetos del sistema propuesto donde se muestre claramente sus componentes y la función de cada uno. Determinar materiales y estructuras viables con base en los bocetos y planos. Analizar con base en los planos y prototipos, el costo de la inversión y la disminución en el valor de la factura tomada como beneficio económico del proyecto. Determinar el tiempo de retorno de la inversión analizar el costo de oportunidad. Diseñar un manual de uso y mantenimiento que facilite el manejo del sistema. 43 3.4. SOCIALIZACIÓN DEL PROYECTO Presentar el diseño a la comunidad interesada. Socialización con la comunidad interesada (hogares de Bogotá D.C.), recolección de aportes y puntos de vista de la comunidad. Evidenciar conclusiones. Analizar los resultados de la presentación. Con base en los resultados de la socialización, identificar opciones de mejora y evidenciar los puntos de vista de la comunidad. 44 4. DIAGNÓSTICO REFERENTE AL USO DEL RECURSO HÍDRICO EN LOS HOGARES DE BOGOTÁ D.C. En los hogares colombianos el uso de agua se puede clasificar en varios aspectos, por lo tanto es necesario especificarlos según el uso que se les dé, a continuación se explicara con detalle: 4.1 CONSUMO DE AGUA EN BOGOTÁ D.C. El consumo promedio de una familia en Bogotá D.C. es de 10,76 metros cúbicos de agua al mes y cada habitante gasta una media de 76,32 litros diarios. En los estratos 1, 2 y 3 se consume más agua en lavamanos y lavaplatos, mientras que en los estratos 4, 5 y 6, además de estos, se usa más el líquido en baños y duchas. En Latinoamérica, la capital que más consume el líquido es Buenos Aires, pero tiene un costo más bajo; mientras que Bogotá D.C. es en la que menos se utiliza el recurso. Así lo señala un estudio realizado por El Tiempo.com, en 201394. El cálculo del consumo promedio diario de agua (165 litros) es el que maneja actualmente la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá D.C. (EAAB) y que fue obtenido por Planeación Nacional en 199195. Según ese cálculo, de los 165 litros, 56.21 se destinan al lavado de ropa de una persona que lava sus prendas a mano y luego usa la lavadora. Ahora, si no usa el electrodoméstico, el consumo se reduce a 37.52 litros. Otro punto neurálgico está en el sanitario. Una cisterna normal consume 16 litros de agua por descarga y los cálculos que maneja la EAAB muestran que cada persona utiliza 38 litros al día en el sanitario. Es decir que lo descarga algo más de dos veces. Por lo anterior, se puede decir que, al reutilizar el agua de la lavadora, se está aportando a una disminución en el consumo de agua por hogar, lo que generaría reducción en el valor de la factura y un gran aporte en el impacto ambiental. 94 BOGOTÁ D.C., EL TIEMPO.COM. Consumo promedio de agua. [en línea]. Tomado de http://www.eltiempo.com/archivo/documento/MAM-580610 [Consultado el 10 de septiembre]. 95 COLOMBIA. DEPARTAMENTO NACIONAL DE PLANEACIÓN. Decreto 475 (16, Marzo, 1998). Por el cual se expiden normas técnicas de calidad del agua potable. Bogotá D.C.: La Presidencia de la República, 1998.1 p. 45 : Tabla 2. Consumo por año Año Cantidad de facturas 2004 8.673.105 2005 8.841.656 2006 9.070.340 2007 9.488.673 2008 9.638.261 2009 9.952.028 2010 10.263.647 2011 10.540.534 2012 10.961.700 2013 11.005.784 2014 11.256.598 Fuente: EAAB 2014 Consumo facturado m3 255.584.525 265.586.608 262.716.535 281.256.869 274.414.632 270.419.103 256.570.528 265.040.926 272.798.172 275.284.579 276.263.228 Consumo promedio m3 14,73 15,02 14,48 14,82 14,24 13,59 12,5 12,57 12,44 12,51 12,27 Gráfica 1. Consumo de agua en Bogotá D.C. CONSUMO DE AGUA EN METROS CÚBICOS EN BOGOTÁ D.C. 20 15 10 Consumo promedio 5 Consumo promedio 0 Fuente: EAAB 2014 Según informes de EAAB96, y como se muestra en la tabla 2, el consumo de agua en los hogares de Bogotá D.C., ha mostrado un comportamiento uniforme, es decir que a pesar de las crisis que se han presentado en los últimos años, los habitantes de la ciudad no han cambiado sus hábitos de manera significativa. 96 EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ Consumo promedio de agua. Recuperado el <16 de febrero de 2016> [en línea]. http://www.acueducto.com.co/wpsv61/wps/portal 46 4.2 IMPACTO GENERADO POR EL MAL USO DEL RECURSO HÍDRICO Lograr la reutilización del agua permite mitigar el impacto que se genera en el medio ambiente dado que todo vertimiento llega a las afluentes afectando así los ecosistemas. La sobre explotación de recursos es uno de los temas más preocupantes “Las futuras generaciones no nos perdonarán por haber malgastado su última oportunidad, y su última oportunidad es hoy”. 97 El crecimiento incontrolado de la población, la industrialización y su gasto desproporcionado de recursos generan a diario un gran impacto sobre la tierra y sobre los recursos finitos de esta, entre estos uno indispensable; el agua. Según la Resolución 3957 de 2009 de la Secretaria Distrital de Ambiente todo aquel que realice vertimientos de aguas residuales no domesticas está obligado a solicitar el registro de sus vertimientos98. Esto implica y obliga a varios sectores como la industria a cumplir con esta normatividad para poder continuar con sus labores. De esta manera, se evidencia que para el uso doméstico el vertimiento de aguas no tiene ningún requisito. En Colombia, y con el paso del tiempo, se ha venido presentando una problemática con respecto a la disponibilidad del agua potable debido al incremento en la demanda con respecto a su consumo, la contaminación y el cambio climático conllevan a la escases del valioso recurso, como se ha venido evidenciando y en especial desde el año 2015 se ha visto una gran disminución en la disponibilidad del agua potable debido al fenómeno del niño, por lo cual se han tomado medidas para regular y estimular el uso adecuado del agua, tales medidas van desde sanciones por exceso de consumo hasta actividades de sensibilización dirigidas a la población. Por lo anterior vemos que el mayor problema que se está presentando actualmente es la escasez de agua, y esto se deriva del uso ineficiente del recurso y la contaminación desmesurada que se presenta hoy en día. En Bogotá D.C. uno de los mayores problemas que se presentan es la contaminación de los ríos, los cuales recorren la ciudad recibiendo toda clase de contaminantes que llegan por diversos medios, en especial la red de alcantarillado, la cual trasporta aguas negras provenientes de los hogares y de la industria. Esto hace que el aspecto físico y químico de los ríos cambie, presentando deterioración y olores desagradables que traen consigo enfermedades a la población más vulnerable y que es vecina o vive a riveras del rio. 97 MANDADO, Enrique, ACEVEDO, Jorge, SILVA, Celso, QUIROGA, José: Autómatas programables y sistemas de automatización, Marcombo, Septiembre de 2009.pg. 3. 98 Secretaria Distrital de Ambiente. VERTIMIENTOS, [Disponible en] < http://ambientebogota.gov.co/vertimientos> [Consultado el 10 de noviembre de 2015] 47 La problemática se extiende por la mala disposición que se le da al agua y por el poco tratamiento que recibe al salir de la ciudad, ya que al continuar con su camino contamina ríos receptores que sirven de desemboque, al mismo tiempo que perjudica directamente la fauna y flora. El mal uso del recurso hídrico implica la propagación de vectores de enfermedad, los cuales son difíciles de controlar y que le causan a la población un gran impacto en la salud. Las sequias implican un bajo nivel en el desarrollo de los cultivos, por lo cual se presenta escases de alimento y por ende subidas dramáticas en los precios de la canasta familiar en especial para las grandes ciudades. El entorno paisajístico de la ciudad también se ve afectado ya que deteriora el desarrollo de las plantas y árboles presentes, los cuales por falta del recurso se secan y pueden llegar a morir, de la misma forma los animales que viven en ellos. Lo anterior demuestra la problemática que tiene Bogotá D.C. con respecto al uso eficiente y saneamiento del agua, lo que da a entender que como ciudadanos la necesidad de empezar a emplear un comportamiento de ahorro y consumo razonable, de la misma manera la necesidad de crear una conciencia con respecto a la contaminación de las fuentes hídricas. Es necesaria una mejora en su gestión y canalización, en la educación, en el respeto a la cultura del agua. Un esfuerzo en su reutilización, tanto en su uso industrial como en el consumo humano. Una voluntad de invertir en nuevas tecnologías y mejorar las que tenemos en distintos terrenos, desde las plantas desalinizadoras hasta el riego agrícola. Pero, ante todo, debemos reducir nuestro consumo de agua en todos los ámbitos, porque el agua será el oro azul del mañana y no debemos desperdiciarlo99. 4.3 ANÁLISIS DEL CONSUMO DE AGUA EN EL PROCESO DE LAVADO DE LOS HOGARES DE BOGOTÁ D.C. Es importante obtener información más detallada de algunos aspectos importantes sobre los hábitos y consumo de agua en los hogares de Bogotá D.C. por esta razón se utilizan las encuestas para buscar una mejor alternativa sobre el diseño del sistema de tratamiento. 99 Artículos de medio ambiente [Revista] <http://www.ambientum.com/revista/artaguas.htm> 48 [consultado 6 mayo 2015] disponible en Se realiza una encuesta a una muestra de 201 personas, todos habitantes de la ciudad de Bogotá D.C., dicho tamaño de muestra se determina para un nivel de confianza del 85% y con 50% de proporción de la población que cuente con máquina de lavado, lo anterior para una precisión de un 5%. 𝑁 (𝑍)2 ∗ 𝑝 ∗ (1 − 𝑝) 𝑛= (𝑁 − 1)(𝑒)2 + 𝑍 2 ∗ 𝑝 ∗ (1 − 𝑝) Donde: n= tamaño de la muestra N= Tamaño de la población Z= Desviación del valor medio que se acepta para lograr el nivel de confianza deseado. E= Es el margen de error máximo que se admite. P= Esla proporción que se espera encontrar con la característica estudiada. 6.763 (1.44)2 ∗ 0.5 ∗ 0.5 = 201.2 (6.762)(0.05)2 + (1.44)2 ∗ 0.5 ∗ 0.5 Tal como se muestra en el Anexo E, se realiza encuesta de diez preguntas pretendiendo conocer claramente los hábitos de consumo y en los hogares de Bogotá D.C. De acuerdo con los resultados que se muestran en la gráfica 2, se determina que el 44% de los núcleos familiares de Bogotá D.C consta de 3 a 4 personas y el 37% es de más de 5 personas, con lo cual se establece que los hogares bogotanos son numerosos en su mayoría y por consiguiente representan un significativo consumo de recursos. Entre mayor sea la cantidad de personas que habiten en cada uno de los hogares, mayor es la demanda de agua por concepto de lavado de ropa. 49 Gráfica 2. Personas por hogar ¿Con cuántas personas cuenta su núcleo familiar? A = Vive solo B = 2 Personas C = De 3 a 4 personas D = Más de 5 Perosnas A Fuente: Autores B C D Con los resultados de la segunda pregunta se detecta que las capacidades de las lavadoras de los hogares bogotanos oscilan en su mayoría de 20 a 39 libras como se muestra en la gráfica 3, las cuales consumen entre 90 y 150 litros de agua100 por ciclo de lavado. Este consumo representa una cifra sumamente significativa si se tiene en cuenta que en Bogotá D.C., hay alrededor de 2.251.170101 hogares, es decir que si todos los hogares contaran con una lavadora y realizaran como mínimo un ciclo de lavado a la semana se estarían consumiendo 202.605.300 litros de agua. De acuerdo a la pregunta número 3 y tal como se muestra en la gráfica 4 se observa que el 63% de los hogares bogotanos realizan de 2 a 3 ciclos de lavado por semana y el 25% más de 4 ciclos, lo que equivale al consumo de 600 litros de agua en el proceso de lavado por hogar semanalmente, adicionalmente están los gastos por aseo personal, aseo del hogar, vaciado de sanitarios, riego, entre otros. 100Cuánta agua utiliza una lavadora [consultado el 28 de noviembre de 2015 ]http://www.ehowenespanol.com/cuanta-agua-utiliza-lavadora-hechos_171234/ 101 Secretaría distrital de planeación [consultado el 20 de febrero de 2016] [en línea] Disponible en < http://www.sdp.gov.co/ PortalSDP/InformacionTomaDecisiones/Estadisticas/ProyeccionPoblacion> 50 ] [disponible en Gráfica 3. Capacidad de la lavadora ¿Cuál es la capacidad de su máquina de lavado? A = De 10 a 19 lbs B = De 20 a 29 lbs C = De 30 a 39 lbs D = De 40 a 50 lbs E = Otro A Fuente: Autores B C D E Lo anterior indica que la demanda por lavado de ropa es bastante alta y la relaciona como uno de los hábitos que más consume agua en los hogares de Bogotá D.C. Gráfica 4. Ciclos de lavado ¿Cuántos ciclos de lavado se realizan por semana en su casa? A = 1 Ciclo B = 2 Ciclos C = 3 Ciclos D = Más de 4 Ciclos E = Otro A Fuente: Autores B C D E En cuanto a la pregunta ¿En su hogar reutilizan el agua del lavado de ropa?, se determina que el 67% de los encuestados afirman que si reutilizan el agua después del proceso de lavado de ropa, y el 33% dicen que no reutilizan el agua, tal como se evidencia en la gráfica 5. Con lo anterior se puede determinar que de los 6763 millones de habitantes de Bogotá D.C, el 67% (4531 millones) reutilizan el agua de la lavadora, es decir que el hábito de reutilización no es aplicado por una gran parte de la población lo cual muestra que el desperdicio de agua en los hogares de Bogotá D.C. por concepto de lavado de ropa es abundante. 51 Gráfica 5. Reutilización de agua ¿En su hogar reutilizan el agua del lavado de ropa? A = Si B = No A B Fuente: Autores Del 67% de los encuestados que para efectos de la pregunta, ¿En qué operación reutiliza el agua de la lavadora? corresponderá a 100% de la muestra. Los resultados de esta pregunta nos reflejan que un 62% de los hogares bogotanos reutilizan el agua en otro proceso del lavado de ropa y en el aseo del hogar, siendo ésta una razón más para pretender facilitar la reutilización del agua en otro proceso de lavado ya que es una actividad atractiva para las personas que dan importancia al ahorro de este líquido. Dicha evidencia se ve en la gráfica 6. Del 37% de Bogotanos que no reutilizan agua, el 42% afirma que lo hace porque no tiene suficientes recipientes para almacenarla, el 30% por falta de tiempo para esperar que la lavadora termine el ciclo, el 24% restante afirma no tener en que gastarla o que ese ahorro no aporta a en nada a la economía del hogar, como se muestra en la gráfica 7. Se determina que las principales causas por las que la población de Bogotá D.C. no reutiliza el agua, son causadas por la falta de un el sistema de reutilización de agua, que permita contrarrestar las razones por las que la que la gente no recicla el agua y además mostrar los beneficios ambientales que se obtienen de hacer un buen uso deal agua. 52 Gráfica 6. Operaciones con agua reutilizada ¿En qué operación reutiliza el agua de la lavadora? A = En otro lavado de ropa B = Aseo del hogar C = Lavado del Vehículo D = Vaciado del sanitario E = Otro A B C D E Fuente: Autores Gráfica 7. Razones de no reutilización ¿Por qué motivo no reutiliza el agua del lavado de ropa? A = Por tiempo B = Por no gastar C = No suma ni resta D = Por falta de recipientes E = Otro A B C D E Fuente: Autores A pesar de lo anterior, en la gráfica 8 se muestra que el 93% de la población afirma que es importante ahorrar el agua de la lavadora y reutilizarla, en su gran mayoría por temas ambientales y climáticos, ya que se conoce la problemática actual del país y se concluye que la mayoría de las personas muestran interés con el fin de contribuir con esta causa. 53 Gráfica 8. Cree que es importante reciclar el agua ¿Cree que es importante reciclar el agua del proceso de lavado? A = Si B = No A B Fuente: Autores El 93% anterior afirma que la importancia del reciclaje del agua se debe a dos factores, el ahorro en el valor de la factura y la contribución al medio ambiente. En la gráfica 9 se muestra los resultados a la pregunta ¿Por qué piensa que es importante la reutilización del agua del proceso de lavado? Gráfica 9. ¿Por qué es importante reciclar? ¿Por qué piensa que es importante la reutilización del agua del proceso de lavado de ropa? A = Impacto ambiental B = Economia C = Las dos anteriores D = Otro A B C D Fuente: Autores A la pregunta ¿estaría interesado en adquirir un sistema de reutilización?, el 97% dio respuesta afirmativa, lo que indica que la propuesta del sistema es atractiva para la sociedad y las personas muestran interés en adquirir este tipo de productos. 54 Gráfica 10. Interés en un sistema de reutilización ¿Estaría interesado en adquirir un sistema automatizado de reutilización? A = Si B = No A B Fuente: Autores De las personas que afirman estar interesadas en adquirir un sistema de reutilización de agua de la lavadora, el 71% estaría dispuesto en invertir de dos a tres millones de pesos, el 26% de tres hasta seis millones de pesos, con lo anterior se concluye que el sistema propuesto es viable y atractivo económicamente hablando. Las afirmaciones anteriores se muestran en la gráfica 11. Gráfica 11. ¿Cuánto estaría dispuesto a pagar? ¿Cuanto estaría dispuesto a pagar? A = De 2 a 3 millones B = De 3 a 6 millones C= De 6 a 10 millones D = Ninguna de las anteriores a b c d Fuente: Autores 55 4.4 ANÁLISIS DE ALGUNOS PARÁMETROS DE CALIDAD DEL AGUA PARA EL USO DOMÉSTICO El Decreto 1594 de 1984, aunque fue derogado por el 3930 del 2010, menciona en su capítulo IV la destinación genérica de las aguas superficiales, subterráneas y marinas, el Decreto 3930 no contempla dichas destinaciones, por tal motivo se toma la información del documento derogado. Se determina en el capítulo mencionado anteriormente que no se aceptará película visible de grasa, aceite ni materiales flotantes en primera medida. Además presenta los criterios admisibles para la destinación del recurso hídrico para consumo humano y doméstico, está dado bajo varios criterios de evaluación, los cuales se muestran en la tabla 3 y aclara que pasa su potabilización se requiere solamente desinfección102. Dichos criterios son controlados por los las diferentes autoridades ambientales como lo estipula el Decreto 1575 de 2007 en su capítulo III, mencionando entre ellas a los ministerios de la protección social y de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, superintendencia de servicios públicos domiciliarios, instituto nacional de la salud, direcciones departamentales, distritales y municipales de salud, personas prestadoras y usuarios. Menciona además los procesos y acciones que se llevan a cabo para garantizar el control y la vigilancia de la calidad del agua para consumo humano, por medio de reportes, análisis y muestreos. Además mediante el libre acceso a la información por parte de los entes de control. Para el caso del agua la lavadora, esta contiene contaminantes solamente de los detergentes, los cuales permiten ser evacuados mediante floculación, coagulación y precipitación103. Pero para reutilizar el agua en el proceso de lavado no es necesario eliminar por completo el detergente ya que en el siguiente lavado se va a requerir aplicar más. Por las razones anteriores para este diseño plantea contrarrestar. 102 Decreto 1594 de 1984 [en línea] consultado el 12 de febrero de 2016, disponible en. <http://www. alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=18617> 103 Contaminación del agua por detergentes [artículo en línea] consultado 12 de febrero de 2016. Disponible en <http://www.planverde.df.gob.mx/ecomundo/44-agua/541-contaminacion-del-agua-por-detergentes-eutrofizacion-.html> 56 Tabla 3. Criterios de calidad de agua para uso doméstico Amoníaco N 1.0 Arsénico As 0.05 Bario Ba 1.0 Cadmio Cd 0.01 Cianuro CN- 0.2 Cinc Zn 15.0 Cloruros Cl- 250.0 Cobre Cu 1.0 Color Color real 75 unidades, escala Platino – cobalto Compuestos Fenólicos Fenol 0.002 Cromo Cr+6 0.05 Difenil Policlorados Concentración de agente activo No detectable Mercurio Hg 0.002 Nitratos N 10.0 Nitritos N 1.0 pH Unidades 5.0 - 9.0 unidades Plata Ag 0.05 Plomo Pb 0.05 Selenio Se 0.01 Sulfatos S0=4 400.0 57 Tabla 3. (Continuación) Tensoactivos Sustancias activas al azul de metileno Colíformes totales NMP Coliformes fecales NMP 0.5 20.000 microorganismos/100 ml. 2.000 microorganismos /100 ml. Fuente: Decreto 1594 de 1984 Con el fin de validar que el agua de la lavadora cumple con los parámetros establecidos de acuerdo a la normativa, se realiza validación del agua mediante algunos ensayos de laboratorio teniendo en cuenta que el destino del agua a reutilizar no será consumo humano sino lavado de ropa y otras actividades de aseo en el hogar. Aunque los laboratorios de la facultad tecnológica de la universidad distrital, no se encuentran certificados, se decide realizar algunas pruebas de laboratorio que permitan evaluar características del agua obtenida del proceso de lavado. El estudio de detección y análisis en el laboratorio de las características de aguas residuales tiene como objeto evidenciar hallazgos que permitan en el marco de la responsabilidad ambiental cumplir con la legislación de vertimientos tanto al alcantarillado como a los ríos, para así evitar sanciones por incumplimiento a las normas del país. “La aguas residuales no son un riesgo para la sociedad más bien son un recurso ‘fuera de lugar’ y si se maneja sabiamente puede ser un catalizador económico invaluable para cualquier comunidad.”104 El principal objetivo de las pruebas de laboratorio que se realizan a continuación es la determinación del grado de contaminación del agua de la lavadora, para decidir qué tipos de tratamiento se deben implementar en el diseño del sistema de tratamiento. Identificación de Coliformes Fecales y Microorganismos. La Escherichia Coli es uno de los microorganismos más estudiados y analizados por el hombre, puede causar infecciones intestinales y extra intestinales generalmente graves, tales como infecciones del aparato excretor, vías urinarias, cistitis, meningitis, peritonitis, mastitis, septicemia y neumonía. 104Universidad de Chicago en los años 50s, el Dr. Jack Sheaffer. [Disponible en] <http://floodplainsolutions.com/fsg_esp/SMRRS_Br ochure_SPANISH.pdf> [consultado el 11 de noviembre de 2015] 58 - Resultados para Coliformes. Con el agua contaminada de la muestra, el cultivo en medio Endo, tuvo un resultado negativo, no mostro crecimiento de colonias bacterianas E-Coli. De acuerdo al Decreto 3930 de 2010 se estipula como criterio de aceptación en el parámetro coliformes totales expresado NMP 1.000 microorganismos/100ml. pH (Potencial de Hidrógeno). Para determinar el pH de las muestras se recurre al pH-metro. - Resultados para pH. Después de realizar varias tomas y medir cada una de ellas con el pH-Metro, se determinó que el pH fue de 7.55, lo cual es aceptable de acuerdo a la norma ya que ésta permite desde 6.5 a 8.5 unidades. Oxígeno Disuelto. El oxígeno gaseoso disuelto en el agua es vital para la existencia de la mayoría de los organismos acuáticos. El oxígeno es un componente clave en la respiración celular tanto para la vida acuática como para la vida terrestre. La concentración de oxígeno disuelto (OD) en un ambiente acuático es un indicador importante de la calidad del agua ambiental. Cuando se analiza la calidad de una muestra de agua, es conveniente usar una unidad distinta que mg/L. El término porcentaje de saturación a menudo se usa para las comparaciones de la calidad del agua. El porcentaje de saturación es la lectura de oxígeno disuelto en mg/L dividido por el 100% del valor de oxígeno disuelto para el agua (a la misma temperatura y presión del aire). Nivel de Oxígeno Disuelto. Porcentaje de Saturación: deficiente Mayor que 125%, aceptable 121%, a 124%, excelente 80% a 120%, aceptable 60% a 79%, deficiente Menos que 60%. - Resultados para OD. Con el volumen de titulación se debe calcular el OD con la siguiente fórmula: O2 mg / L = (Volumen de titulación * N * 8 * 1000) / 100ml O2 mg / L = (14.1*0.02*8*1000) / 100 ml = 22.5 mg/L de O2 Luego se calcula la equivalencia en gramos de Oxigeno, que para el caso es: EQG O2 = 22.5/4 = 5.64 g Sólidos Sedimentables. Las aguas contaminadas muchas veces contienen residuos de materiales, los cuales se mezclan con el agua formando mezclas de diversos tipos. Estos materiales también conocidos como sólidos e el agua muchas veces se mantienen flotando entre ella y otras veces son disueltos 59 totalmente, debido a esto hay varios tipos de sólidos mezclados en el agua, por ejemplo sólidos suspendidos, sedimentables y volátiles. - Resultados para sólidos sedimentables. Se observó un sedimento de 42ml / L, aunque la norma no contempla los sólidos sedimentables como un parámetro a tener en cuenta para determinar si el agua es apta o no para uso doméstico, se realizó la prueba para determinar el porcentaje de sólidos que son posibles sedimentar para así lograr un diseño más efectivo en el sistema de tratamiento, además se considera importante que el agua que se use en la lavadora no contenga sólidos que puedan representar suciedad en las prendas. Sólidos Suspendidos Totales. Existen algunos sólidos que no son sedimentables y que se mantienen mezclados en el agua, a estos se les conoce como sólidos suspendidos. Resultados. Para determinar los SST, es necesario emplear la siguiente formula: Dónde: PFF = Peso del Filtro Final PFI = Peso del Filtro Inicial Para el cálculo de SST fueron necesarios utilizar 3 filtros. Datos iniciales: Peso inicial Filtro 1 = 0.1355 g Peso inicial Filtro 2 = 0.1336 g Peso inicial Filtro 3 = 0.1376 g Peso inicial Cap. de porcelana = 72.16 g Peso Total = 72.566 g Datos finales: Peso Final Cap. de Porcelana = 72.625 g 72,625 g - 72,566 g 1000 ml x 1000 mg 1g X 1000ml 1L = 59 mg / L SST = 59 mg/L Este resultado indica que la muestra está dentro del límite permitido para vertimientos según la Resolución 3957 de 2009 ya que tiene 59 mg / L de SST. 60 Conclusión sobre sólidos suspendidos: Sólidos Suspendidos: 42 ml / L. Sólidos Suspendidos Totales: 59 mg / L. Teniendo en cuenta que 1 L de agua pesa 1 kg a determinada temperatura, por lo tanto y para efectos prácticos de este informe se puede decir que 1ml de agua pesa 1 mg, se puede concluir que: Si 59 mg / L, representan el 100% de los sólidos encontrados, entonces 42 ml/ L representan un poco más del 71%. Lo anterior nos indica que por lo menos el 70% de los sólidos pueden ser removidos con ayuda de la sedimentación, lo cual representa un dato clave para el diseño del sistema de tratamiento. 61 5. PROPUESTA DEL SISTEMA DE REUTILIZACIÓN DE AGUA El desarrollo del sistema de reutilización de agua está basado según el grado de contaminación, el número de lavados por semana, la disposición de espacio en el hogar, y sobre todo la conciencia de las personas por utilizar eficientemente el recurso hídrico. 5.1 DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÓN DE AGUA Para llevar a cabo el diseño del sistema se tuvo en cuenta una serie de parámetros que contribuyen a la recolección, tratamiento y reutilización del agua. Almacenamiento primario de agua. Por lo anterior y según los datos recolectados en el estudio de campo se sabe que en un hogar de Bogotá D.C. se realizan hasta 4 ciclos de lavado por semana, esto indica que en cada ciclo de lavado y según se determinó que la mayoría de hogares cuentan con máquinas de lavado con capacidades de hasta 29 lb, se establece que el consumo de agua por ciclo de lavado es de 80 litros, lo que indica que en una semana se pueden llegar a gastar hasta 320 litros de agua. Como primera medida es necesario contar con un tanque de almacenamiento cerrado que tenga capacidad de 320 litros. En el mercado se encuentran tanques cilíndricos de 350 litros ideales para el diseño tal como se muestra en la ilustración 1. Ilustración 1. Tanque de almacenamiento Fuente: Autores 62 Sedimentación. Según se determinó en el análisis de laboratorio, por lo menos el 70% de los sólidos totales pueden ser removidos con la ayuda de la sedimentación, por lo tanto y según los métodos estudiados la mejor manera de tratarlos es con la ayuda de tanques de Imhoff. En el mercado se pueden encontrar tanques de botella con capacidad de 350 litros, los cuales presentan las características de un tanque de imhoff y que son propias para el desarrollo del diseño, estos tanques tiene dimensiones de 90 cm de diámetro y 75cm de alto, medidas que van acorde al diseño según el espacio disponible en los hogares. Coagulación. La sedimentación de los sólidos en suspensión tiene un mejor efecto con la ayuda de coagulantes, por lo tanto y como se ve en la ilustración 2, el tanque debe tener un pequeño compartimiento que permita dosificar de manera manual los productos químicos. Ilustración 2. Dosificador Fuente: Autores Ilustración 3. Agitador Fuente: Autores 63 Mezclado. Según las consultas realizadas, la dosificación debe tener una mezcla homogénea y controlada para maximizar la eficiencia de la sedimentación, por lo anterior y como se muestra en la ilustración 3 se debe implementar una herramienta de mezclado sujeta a un pequeño motor eléctrico que permita controlar la velocidad para realizar un proceso de alta calidad. Filtración. Para remover el 30% de los sólidos totales restantes, es necesario contar con un sistema de filtrado. Existen varios tipos de filtros, para el caso práctico de este diseño es necesario tener en cuenta el factor económico y la eficiencia del proceso. Como se sabe y según las consultas realizadas, existen filtros altamente eficientes, fáciles de hacer y sobretodo económicos en su mantenimiento. Un filtro con estas características es conocido como filtro de arena, el cual tiene varias capas de arenas que permiten retener los sólidos a medida que el agua pasa por ellos. Los materiales que comúnmente se utilizan son: grava, gravilla, arena, carbón activo. Aprovechando las dimensiones del tanque, y los espacios que estos generan los filtros tendrán una altura de 50 cm con un diámetro de 20 cm, estas medidas permiten una circulación rápida para el agua y lo más importante es que gracias a su diámetro las probabilidades de rotura o partición de las arenas es mínimo tal como se muestra en la ilustración 4. Para que el proceso de filtrado sea eficiente se requiere que cada filtro cuente con un solo material filtrante ya que entre mayor sea este, mayor es la eficiencia de filtración. Para completar con todo el proceso de filtrado, se requiere hacer por lo menos 6 filtros, el primero es de grava, el segundo es de gravilla, el tercero y cuarto es de arena, el quinto es de carbón activo y el ultimo filtro es nuevamente de arena para atrapar materiales que pueda desprender el carbón. Estos filtros realizarán un proceso eficiente y a la vez muy económico, con ello se pretende captar el 30% de los sólidos suspendidos totales. Almacenamiento secundario. Después del proceso de filtrado el agua debe circular a un nuevo lugar de almacenamiento el cual debe estar libre de contaminantes, para ello es necesario un segundo tanque de almacenamiento con las mismas características del primer tanque como se ve en la ilustración 1. 64 Ilustración 4. Filtro Fuente: Autores Circulación de agua. Para que el agua circule del primer tanque, por los filtros y posteriormente al segundo tanque es necesario generar una fuerza de empuje que se genera con una motobomba eléctrica, la cual, debe cumplir con las características de caudal y presión necesarias para llevar al agua de un punto al otro sin generar ningún trauma en el proceso. Por lo anterior una bomba con capacidad 80 litros por minuto y con altura máxima de 23 metros es más que suficiente para este proceso. La ilustración 5 muestra la bomba eléctrica que permite trasportar el agua. Ilustración 5. Motobomba Fuente: Autores 65 Trasporte de agua. Para trasportar el agua de un lugar a otro se incluirá tubos de 20 milímetros tal como se ve en la ilustración 6, los cuales tienen la estructura adecuada para soportar la presión que puede a llegar a generar la motobomba eléctrica. Ilustración 6. Tubería del sistema Fuente: Autores Desinfección. Estando el agua en el segundo tanque de almacenamiento es necesario aplicar desinfectante para evitar cualquier riesgo de contaminación, por esta razón es necesario realizar un pequeño compartimiento en el tanque para realizar la dosificación manual tal como se muestra en la ilustración 2. Después de la desinfección el agua quedará a disposición para reutilizarla en el siguiente ciclo de lavado o para la reutilización en los quehaceres del hogar. Estructura metálica. Para soportar los dos tanques es necesario fabricar una estructura metálica lo suficientemente fuerte que logre resistir el peso de los dos tanques en su máxima capacidad tal como se ve en la ilustración 7. Los tanques estarán ubicados verticalmente uno encima del otro para minimizar el espacio, y de la misma manera sacar provecho a la altura para circular el agua hacia la lavadora. 66 Ilustración 7. Estructura metálica Fuente: Autores Lavado de tanques. Después de utilizar el sistema de tratamiento se requiere realizar mantenimiento de limpieza de los tanques, lo cual si no se hace periódicamente, se pueden generar malos olores y crecimiento de algas. Por esta razón se implementa un sistema de lavado de tanques, el cual consiste en ubicar un aspersor de riego como se ve en la ilustración 8, en la parte central e interna del tanque, conectado a un tubo que lleva agua potable directamente de las conexiones de acueducto del hogar. La presión del agua hace que el aspersor de riego gire rápidamente sobre su eje, mientras que el líquido sale a gran velocidad y presión, esto permite lavar el tanque de forma rápida y practica con la ayuda de una simple válvula que la persona tendrá a disposición. 67 Ilustración 8. Aspersor Fuente: Autores Drenado y remoción de lodos. Los sólidos sedimentados quedan en el fondo del tanque formando lodos, estos deben ser removidos después de utilizar el sistema, el lavado de tanques permite evacuar los residuos a través de una tubería que se conecta a un filtro el cual a su vez atrapa los lodos permitiendo el paso del agua sin contaminantes hacia la red de alcantarillado como se ve en la ilustración 9. Ilustración 9. Tubería y filtro de lodos Fuente: Autores Después del lavado de tanques el sistema queda listo para su uso. Para concluir se puede decir que un diseño mecánico se ajusta a la necesidad, ya que cumple la función que se requiere a un bajo costo. Tiene unas dimensiones totales de 2mt de alto, 1mt de ancho y 1mt de fondo incluyendo la estructura metálica, se debe ubicar cerca a la lavadora de tal manera que facilite 68 las conexiones. Es un tamaño ideal para casas que cuenten con un espacio destinado al área de lavado. 5.2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA 5.2.1 Descripción física. El sistema consta de dos tanques de almacenamiento, uno sobre el otro, soportados con una estructura metálica. Cada tanque tiene en su interior mecanismos que contribuyen a la recirculación y limpieza del agua. El tanque número 1 recoge el agua arrojada por la lavadora, este tanque cuenta con dos dosificadores, uno de floculante y otro de coagulante, además tiene en su parte superior un motor que hace girar una hélice que se encarga de agitar las sustancias anteriormente mencionadas. Cuenta también con un aspersor que facilita el aseo del interior del tanque, una salida para drenar hacia el desagüe, y otra salida atada a una motobomba que dirige el agua hacia los filtros y en seguida al tanque número 2. El tanque número 2 cuenta en su interior con un aspersor similar al del tanque número 1 para facilitar el lavado, también tiene un flotador, un oxigenador y un dosificador para adicionar el desinfectante cuando sea necesario. 5.2.2 Descripción del proceso. El agua que arroja la lavadora es acumulada en el tanque número 1 donde se le adiciona el coagulante y el floculante, los sólidos suspendidos se sedimentan, luego el agua es impulsada con ayuda de la motobomba hacia una línea de filtros y en seguida al tanque número 2 donde se deposita y queda lista para ser reutilizada en el siguiente proceso de lavado. El sistema tiene entrada de agua potable para realizar lavado o para almacenar si se requiere, también tiene desagüe para evacuar los lodos obtenidos de la sedimentación, asimismo en la parte superior de los dos tubos hay un escape que dirige el agua al sistema de alcantarillado, lo anterior con el fin de evacuar el agua cuando los tanques se llenen si se presentara el caso. 5.2.3 Diagrama del sistema. En la ilustración se muestra el diseño finalizado del sistema de tratamiento, el cual se muestra sencillo, fácil de manejar, y muy económico. 69 Ilustración 10. Sistema de tratamiento y reutilización del agua de la lavadora 70 Fuente: Autores 5.3 DOSIFICACIÒN ÓPTIMA DE SULFATO DE ALUMINIO La manera más eficiente para determinar la dosis optima del coagulante en el tratamiento de aguas es con la ayuda del estudio de jarras, la cual consiste en colocar varias muestras de agua contaminada en recipientes con características similares y con una agitación igual, colocando diferentes dosis del sulfato para en cada muestra para determinar cuál de estas es la que mejor se ajusta para una coagulación eficiente. Como los laboratorios de la Faculta Tecnológica carecen de este importante instrumento de medición, es difícil determinar con exactitud la cantidad optima de coagulante que se debe suministrar al sistema de tratamiento, por esta razón se realiza un estudio de jarras casero lo más preciso posible con el ánimo de tener un dato cercano a la realidad y cantidad optima de dosificación. El resultado de la prueba indica que se debe suministrar 0,175 g/L, es decir que por cada 40 Litros de agua se deben adicionar 7 gramos de Sulfato de Aluminio, y como en el proyecto se habla de una capacidad de 80 litros por cada ciclo de lavado, entonces se deberían usar 14g del coagulante. Tabla 4. Dosificación de sulfato de aluminio Litros de Agua Gramos de Coagulante Litros de Agua Gramos de Coagulante 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0,9 1,8 2,6 3,5 4,4 5,3 6,1 7,0 7,9 50 55 60 65 70 75 80 85 90 8,8 9,6 10,5 11,4 12,3 13,1 14,0 14,9 15,8 Fuente: Autores 71 Para efectos prácticos en la dosificación y como bien sabemos no siempre que se lava la ropa se utiliza la lavadora en su máxima capacidad si no que más bien esto depende de la cantidad de ropa que haya para lavar, entonces se debe determinar la dosificación del sulfato según la cantidad de agua que se gaste en cada proceso de lavado, de esta manera y a continuación como se muestra en la tabla 4 se hace una relación de las cantidades optimas de sulfato a utilizar en cada proceso de lavado según la cantidad de agua que se utilice. Si se requiere de una dosificación más precisa y la tabla 4 no cumple con su finalidad, se recomienda realizar un ensayo de jarras casero el cual se debe realizar de la siguiente manera: Tomar 5 vasos de vidrio trasparente. Colocar 100 mililitros de agua contaminada en cada uno de ellos. Medir y aplicar una dosis del agente coagulante en cada recipiente, aumentar la dosis paulatinamente en cada vaso. Agitar con una cuchara de manera lenta y pareja todos los vasos, tratando de que la mezcla sea homogénea en cada uno de ellos, esto durante 5 minutos. Tomar nota de la precipitación de los sólidos en todos los vasos cada 5 minutos, durante 1 hora. Determinar cuál es el vaso que mejor realiza el proceso de coagulación y sedimentación, y según el resultado determinar cuál es la dosis que se ajusta mejor al proceso. Realizar una regla de tres para determinar la dosis de coagulante según la cantidad de agua que se vaya a tratar. 5.3 MANUAL DE USO Y MANTENIMIENTO Para el uso correcto del sistema de tratamiento y reutilización del agua de la lavadora se deben tener en cuenta una serie de instrucciones que están planteadas en la ilustración 12. 72 Ilustración 11. Manual de uso y mantenimiento Fuente: Autores 73 6. COSTO Y BENEFICIO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÓN DEL AGUA DE LA LAVADORA 6.1 BENEFICIOS ESPERADOS DE LA IMPLEMETNACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO Y REUTILIZACIÒN DEL AGUA DE LA LAVADORA Con la ejecución del proyecto se espera generar efectos positivos principalmente hacia el medio ambiente por parte de los hogares de Bogotá D.C. sin dejar de lado los beneficios sociales que se reciben cuando se crean hábitos de uso razonable de los recursos, principalmente de uno tan indispensable como lo es el agua. Beneficios ambientales. Las aguas generadas en los hogares tienen gran presencia de detergentes los cuales aportan fosfato en grandes proporciones, dicho elemento disminuye el oxígeno en las aguas generando así la muerte animales de los ecosistemas a su paso, se espera que con la reducción de la cantidad de las aguas vertidas en los hogares de Bogotá D.C., se disminuya el alcance de estos efectos en el medio ambiente. Beneficios sociales. Con el crecimiento de la población se incrementa la demanda de recursos naturales como el agua, lo que provoca una futura escases de este recurso vital, por tal motivo se pretende incentivar el uso racional contribuyendo a la sostenibilidad del recurso sin afectar a las futuras generaciones. Beneficios económicos. Se espera disminuir el costo de la factura correspondiente al servicio de agua, logrando un retorno de la inversión y un ahorro cada periodo. 6.2 COTIZACIÓN DE LOS COMPONENTES SISTEMA El costo del sistema de reutilización está ligado al valor cotizado de los componentes especificados en la propuesta anteriormente detallada. En la tabla 11 se muestra en detalle los valores encontrados en el mercado actual, los cuales pueden variar de acuerdo a la capacidad de agua que se requiera tratar y reutilizar. 74 Tabla 5. Cotización de los componentes del sistema. 75 Tabla 5. (Continuación) 76 Tabla 5. (Continuación) Fuente: Autores 6.3 RETORNO DE LA INVERSIÓN Para evaluar el tiempo del retorno de la inversión, es necesario conocer el valor del recibo de acueducto de los hogares de Bogotá D.C. El costo de fabricación del sistema de reutilización de agua está alrededor de $778.860, dicha inversión se vería reflejada en la disminución del valor del recibo del acueducto en el 25%, Ya que el proceso de lavado de ropa consume el 34% del consumo total mensual, este 34% corresponde a 4 ciclos de lavado, con la implementación del sistema sólo se utilizaría el agua de un ciclo, en los 4 lavados. Cada ciclo consume el 8.5% del consumo total. Es decir que el ahorro sería equivalente al consumo de 3 ciclos (3*8.5=25.5). Costo del recibo del agua por estrato socioeconómico. Con el fin de determinar el beneficio económico evidenciado en el costo de la factura cada mes por concepto del acueducto, a continuación se relaciona el análisis de cada uno de los estratos105: 105 Estructura tarifaria para los suscriptores atendidos en Bogotá D.C. por la empresa de acueducto, tarifas acueducto año 2016, página web acueducto de Bogotá, [consultado 14 de febrero de 2016] disponible en <http://www.acueducto.com.co/wpsv61/wps/portal/!ut/p/c5/hY47DoJQEEXXwgpmeF8oiSKgwNMgCjTkxRDE8LEwJuxeiI0N MlOee88MFDBtr99NrV_N0OsWMihEaZlJlEifoJJki4HjupagjJ4ZnXguyo3nEyGiIpcEEnMkxOmCcWArrSv872fhMd3NgaK26G 77 Estrato 1 Cargo fijo: $4.729,9 Consumo básico: $803.29 Consumo no básico: $2.677,64 Total valor del recibo por concepto de acueducto: $8.210,63 De acuerdo a la tabla número 3, los 379.44 meses equivalen a 31 años y seis meses, tiempo requerido para recuperar el valor de la inversión. Tabla 6. Retorno de inversión estrato 1 VALOR DEL RECIBO AHORRO (25%) POR RECIBO $16.421 $4.105,32 MESES VALOR DEL CANTIDAD PARA SISTEMA DE RECIBOS RETORNAR INVERSION $778.870 189,72 379,44 Fuente: Autores Estrato 2 Cargo fijo: $9.459,38 Consumo básico: $1.606,59 Consumo no básico: $2.677,64 Total valor del recibo por concepto de acueducto: $13.743,61 Para la tabla 4, los 226.69 meses equivalen a 18 años y 10 meses, tiempo en el cual se recuperaría el valor de la inversión realizada en el sistema de reutilización. Tabla 7. Retorno de inversión estrato 2 VALOR DEL RECIBO AHORRO (25%) POR RECIBO $27.487 $6.871,81 MESES VALOR DEL CANTIDAD PARA SISTEMA DE RECIBOS RETORNAR INVERSION $778.870 113,34 226,69 KPBORf_k__8xxYRyE2B-6CtIVS84hE5BDIRe-3bPDxNuq1rcRnl2GzfH-GGvD-AD2vr90/dl3/d3/L0lDU0lKSWdrbUEhIS9JRF JBQUlpQ2dBek15cXchLzRCRWo4bzBGbEdpdC1iWHBBRUEhLzdfODFTTVM3SDIwTzcyRDBJQUVFODYzNDNGRjIvMEh FY0U3NTkyODY2Mg!!/?WCM_PORTLET=PC_7_81SMS7H20O72D0IAEE86343FF2_WCM&WCM_GLOBAL_CONTEXT=/ wps/wcm/connect/eaabv6/sacueducto/aservicios/aservsecprincipal/serviciostarifas> 78 Fuente: Autores Estrato 3 Cargo fijo: $13.400,79 Consumo básico: $2.275,79 Consumo no básico: $2.677,64 Total valor del recibo por concepto de acueducto: $18.354,42 En la tabla 3 se muestra que se requieren 169.74 meses para retornar la inversión, dicha cantidad de meses equivalen a 14 años y 1 mes. Tabla 8. Retorno de inversión estrato 3 VALOR DEL RECIBO AHORRO (25%) POR RECIBO $36.709 $9.177,21 MESES VALOR DEL CANTIDAD PARA SISTEMA DE RECIBOS RETORNAR INVERSION $778.870 84,87 169,74 Fuente: Autores Estrato 4 Cargo fijo: $15.765,64 Consumo básico: $2.677,64 Consumo no básico: $2.677,64 Total valor del recibo por concepto de acueducto: $21.120,92 Para el caso del estrato 4, en la tabla 6 se observa que para retornar la inversión se requieren 147.51 meses los cuales equivalen a 12 años y 3 meses. Tabla 9. Retorno inversión estrato 4 VALOR DEL RECIBO AHORRO (25%) POR RECIBO $42.242 $10.560,46 MESES VALOR DEL CANTIDAD PARA SISTEMA DE RECIBOS RETORNAR INVERSION $778.870 73,75 Fuente: Autores 79 147,51 Estrato 5 Cargo fijo: $35.315,02 Consumo básico: $4.150,35 Consumo no básico: $4.150,35 Total valor del recibo por concepto de acueducto: $43.615,72 Para el retorno de la inversión del estrato 5, se requiere 5 años y 11 meses como lo muestra la tabla 7. Tabla 10. Retorno inversión estrato 5 VALOR DEL RECIBO AHORRO (25%) POR RECIBO $87.231 $21.807,86 MESES VALOR DEL CANTIDAD PARA SISTEMA DE RECIBOS RETORNAR INVERSION $778.870 35,72 71,43 Fuente: Autores Estrato 6 Cargo fijo: $43.197,85 Consumo básico: $4.418,11 Consumo no básico: $4.418,11 Total valor del recibo por concepto de acueducto: $52.034,08 En estrato 6 se requieren 59.82 meses para retornar la inversión como se muestra en la tabla 8, lo anterior equivale a 4 años y 11 meses. Tabla 11. Retorno inversión estrato 6 VALOR DEL RECIBO AHORRO (25%) POR RECIBO $104.168 $26.042,04 MESES VALOR DEL CANTIDAD PARA SISTEMA DE RECIBOS RETORNAR INVERSION $778.870 29,91 Fuente: autores 80 59,82 Se puede concluir entonces que no es una inversión económicamente rentable, pero no se puede dejar de lado el beneficio ambiental que se obtiene con cada litro de agua que se deja de contaminar. El ahorro de 5 metros cúbicos de agua mensuales pueden significar en este tiempo, la brecha entre la vida y la muerte de especies completas de plantas, animales e inclusive seres humanos. La falta de agua es una de las problemáticas más graves de la sociedad, a causa del desperdicio y la creciente demanda, por tal motivo el valor que tiene mitigar el impacto ambiental es igual o más valioso que el posible ahorro económico que se pretende obtener. Es decir que tiene más valor, heredar a las siguientes generaciones un mundo sostenible y con suficiente recurso hídrico para poder vivir, que una herencia económica que sin agua no se podría disfrutar. Este tipo de inversiones son rentables en la medida que la humanidad dé el valor que realmente amerita esta problemática. La tabla número 10 muestra los valores del recibo del agua en la ciudad de Bogotá D.C. para los diferentes estratos económicos, evidenciando los cargos fijos, el consumo básico y el consumo no básico. Con base en esta tabla se determina el tiempo de retorno de la inversión y se concluye la rentabilidad de la misma. 81 Tabla 12. Tarifas de recibos Bogotá D.C. Fuente: Empresa de acueducto y alcantarillado Bogotá D.C. 106 106 Estructura tarifaria para los suscriptores atendidos en Bogotá D.C. por la empresa de acueducto, tarifas acueducto año 2016, página web acueducto de Bogotá, [consultado 14 de febrero de 2016] disponible en <http://www.acueducto.com.co/wpsv61/wps/portal/!ut/p/c5/hY47DoJQEEXXwgpmeF8oiSKgwNMgCjTkxRDE8LEwJuxeiI0NMlOee 88MFDBtr99NrV_N0OsWMihEaZlJlEifoJJki4HjupagjJ4ZnXguyo3n-EyGiIpcEEnM%20kxOmCcWArrSv872fhM.> 82 7. SOCIALIZACIÓN Para que el proyecto tenga un enfoque más acertado, y de cierta manera se puedan encontrar nuevas ideas y aportes para un mejor desarrollo del mismo es necesario realizar una socialización a la comunidad para obtener resultados satisfactorios. El proyecto está dirigido a los hogares de Bogotá D.C., en especial a las madres cabezas de hogar, quienes en su mayoría son quienes tienen el conocimiento más acertado sobre el uso de los recursos del hogar, por tal motivo son ellas las que pueden realizar grandes aportes en conocimiento para el desarrollo del proyecto. Por lo anterior se determina realizar la socialización a 35 hogares escogidos al azar de Bogotá D.C., en los barrios de Sierra Morena y Bosa Palestina, en los cuales se realiza una cita previa con la persona encargada del hogar para lograr una divulgación exitosa. La socialización del proyecto a los hogares escogidos se lleva a cabo en diferentes horarios a lo largo de 2 semanas, se recurre al método de exposición del tema, el cual está acompañado de una cartelera, un computador portátil y folletos con el fin de trasmitir la información de la mejor forma posible. Los resultados fueron bastante optimistas y las personas mostraron gran agrado a la idea del proyecto ya que precisamente para estas épocas el fenómeno del niño azotó al país y se vieron grandes sequias que afectaron las plantas y animales, y por ende se vio seriamente afectada la calidad de vida de los colombianos. Por lo anterior las personas ven como una solución exitosa al desperdicio y mal uso del recurso hídrico y sobre todo como una expectativa de ahorro en la factura de agua. Se logró recibir aportes importantes para el mejoramiento del diseño, así como también algunas recomendaciones las cuales se mencionan a continuación. Lograr la captación de aguas lluvias para dar un mejor provecho al sistema. Que el sistema se conecte los inodoros del hogar para evitar el desperdicio de agua potable. Que se logré un almacenamiento de agua prolongado para utilizar el recurso en cualquier momento. Lograr la potabilización total del agua para el uso y consumo de la misma. El tamaño del sistema podría variar de acuerdo a la necesidad de las personas que lo deseen instalar. 83 “Los habitantes de Bogotá D.C. han comenzado a verse obligados a reducir el consumo de agua debido a multas que aplican para los hogares que sobrepasen el límite de consumo de agua mensualmente el cual es 28 metros cúbicos”107. Con la anterior frase, se dio mayor convencimiento a las personas involucradas en la socialización, por lo cual se vieron bastante preocupadas y afirmaron que de ahora en adelante iban a reducir el consumo de agua e iban a incentivar el mejor uso del recurso a los miembros del hogar. Esto muestra que el proyecto realmente es viable y que a futuro podría ser la solución a muchos problemas de contaminación a las fuentes hídricas y que es el inicio de una nueva generación de hogares que logran tratar el agua desde el foco inicial sin realizar vertimientos a la red de alcantarillado. 107 Despilfarro de agua se castigará en la factura [en línea] [Consultado 14 mayo 2015] Disponible en<https://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiOgKCW7fD KAhUEqR4KHZm8Cy8QFggaMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.eltiempo.com%2Farchivo%2Fdocumento%2FCMS13961295 & usg=AFQjCNG_SqzeTxpGC_SJIF8DJI1Dy8g6vA> 84 8. RECOMENDACIONES El sistema debe estar ubicado en un lugar de fácil acceso para su mantenimiento y limpieza. Es necesario realizar cambio de filtros periódicamente. Se recomienda reutilizar nuevamente el agua que queda en los tanques para vaciado del sanitario y/o aseo del hogar. Se recomienda lavar la ropa de bebé con agua potable, no reutilizada. No lavar ropa interior con agua que va a ser reutilizada para evitar la presencia de bacterias. No lavar calzado, ya que puede contener lodos que obstruyen las tuberías y filtros. No lavar prendas de mascotas en el agua que va a ser reutilizada. No mantener los tanques con agua por tiempo prolongado, ya que se pueden generar poblaciones bacterianas productoras de malos olores. Realizar una instalación óptima y segura para evitar fugas de agua y posibles accidentes. El sistema debe quedar en un lugar cubierto del sol y de la lluvia para evitar deterioro en la estructura. Utilizar adecuadamente los químicos utilizados para el tratamiento, verificando las cantidades óptimas. 85 9. CONCLUSIONES Con la implementación del sistema propuesto en el proyecto se obtiene un ahorro del 25.5% del consumo total del agua en el hogar. La reutilización del agua es un mecanismo que beneficia el medio ambiente, ya que ciudades como Bogotá D.C., tiene una demanda elevada debido a su numerosa población. El 34% del consumo de los hogares de Bogotá D.C., corresponde al lavado de ropa. Los estudios de laboratorio realizados muestran que el agua tratada con el sistema cumple con los parámetros establecidos por la normatividad para usos domésticos como lavado de ropa, utilización del agua en el vaciado de sanitario, lavado de pisos y vehículos y riego de jardines. La implementación de un sistema de reutilización de agua de la lavadora es rentable en la medida que la sociedad otorgue un valor realmente significativo al beneficio ambiental. Este sistema es más viable si se instala en casas que cuenten con terraza. Un sistema mecánico de reutilización brinda una solución asequible a la población de Bogotá D.C. Una gran parte de la población de Bogotá D.C. se muestra interesada en la reutilización de agua y consideran que trae beneficios ambientales y económicos. El 97% de la población de Bogotá D.C. manifiesta estar interesada en un sistema de reutilización de agua que no cuetes más de 2’000.000 de pesos. La principal limitante del sistema diseñado es el tamaño, ya que no aplica para apartamentos pequeños, los cuales son habitados por una gran parte de la población. El tamaño del sistema depende de la disposición de espacio con el que cuente la vivienda. Por ningún motivo el agua tratada por el sistema es apta para el consumo humano. 86 BIBLIOGRAFÍA R.S, Ramaiho. Tratamiento de aguas residuales. Edición revisada. España: Editorial Reverté, S.A., 2003. LAPEÑA RIGOLA, Miguel. Tratamiento de aguas industrials: aguas de proceso y residuals. 1a ed. Barcelona España; MARCOMBO, S.A., 1990. OSORIO, Francisco; TORRES, Juan y SANCHEZ, Mercedes. Tratamiento de aguas para la eliminacion de microorganismos y agentes contaminantes. 1a ed. MADRID, Ediciones Díaz de Santos, 2010. BACA URBINA, Gabriel. Evaluación de proyectos. 4 a ed. 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Disponible: <http://es.groups.yahoo.com/group/ comtecind/files/PROYECTO%20DE%20GRADO/> Cartilla de citas.pdf. Yahoo-Grupos-Comtecind. Recuperado, 15 Abril. 2011. Disponible: <http://es.groups.yahoo.com/group/comtecind/files/PROYECTO %20DE%20GRADO/> Formato Proyecto (Acuerdo 001-06, Art.8).doc. Yahoo-Grupos-Comtecind. Recuperado, 15 Abril. 2011. Disponible: <http://es.groups.yahoo.com/group/ comtecind/files/PROYECTO%20DE%20GRADO/> Reglamentación trabajos de Grado.ppt. Yahoo-Grupos-Comtecind. Recuperado, 15 Abril. 2011. Disponible: <http://es.groups.yahoo.com/group/ comtecind/files/PROYECTO%20DE%20GRADO/> NTC 1486(1).pdf. Yahoo-Grupos-Comtecind. Recuperado, 15 Abril. 2011. Disponible: <http://es.groups.yahoo.com/group/comtecind/files/PROYECTO %20DE%20GRADO/> MANDADO, Enrique, ACEVEDO, Jorge, SILVA, Celso, QUIROGA, José: Autómatas programables y sistemas de automatización, Marcombo, Septiembre de 2009.pg. 3. Consumo de agua en Bogotá [Artículo]. 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Pruebas de laboratorio Fotografía 1. Tanque y Botella Fotografía 2. Toma de la muestra Fuente: Autores Fotografía 3. Botella con la muestra Fuente: Autores Fotografía 4. Botella envuelta y marcada Fuente: Autores Fuente: Autores Fotografía 5. Preparación del medio Fotografía 6. Medios Cultivados 90 Fuente: Autores Fuente: Autores ANEXO A. (Continuación) Fotografía 7. Medio Endo Fotografía 8. Medio Mosto de Cerveza Fuente: Autores Fuente: Autores Fotografía 9. Titulación para la Alcalinidad Fuente: Autores Fotografía 10: Acidez Fuente: Autores 91 Fotografía 11: Gas Carbónico Fotografía 12: Preparación de alícuota Fuente: Autores ANEXO A. (Continuación) Fuente: Autores Fotografía 13: Resultado de la titulación Fotografía 14: Muestra de 100 ml Fuente: Autor Fuente: Autores Fotografía 15: Adición solución manganeso Fuente: Autores Fotografía 16: Sedimentación Fuente: Autores 92 Fotografía 17: Coloración Azul Violeta Fotografía: Sedimentación de Sólidos Fuente: Autores ANEXO B. Cotizaciones Fuente: Autores 93 ANEXO C. Encuestas 94 95 96 ANEXO D. Socialización Fuente: Autores 97 Anexo D. (Continuación) 98
