Estudio técnico y económico para la captación de agua de lluvia en la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología (UPIBI‐IPN)

Abstract

RESUMEN: En el presente estudio se planteó captar el agua de lluvia en la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología (UPIBI) que es una Unidad Académica del Instituto Politécnico Nacional (IPN), ya que la situación del agua potable en el Distrito Federal es de déficit. El uso considerado para esta agua es en sanitarios, almacenándola en tanques elevados lo que traería consigo beneficios económicos y ambientales. Se obtuvieron datos de precipitación para el año 2009 a través de una estación meteorológica que se encuentra en la UPIBI. Con la información de precipitación y la medición de las superficies de las azoteas de los edificios se estimó el potencial de captación de agua de lluvia en 2 958,53 m3/año. Se realizaron balances hídricos mensuales para establecer una aproximación al que sería el volumen de los tanques de almacenamiento de agua de lluvia, en éstos se encontró que el volumen a almacenar era considerable. Debido a esto se decidió agregar un segundo uso del agua de lluvia para la limpieza. Se obtuvo información sobre usos y volúmenes de agua utilizados en la Unidad y se realizó un segundo balance hídrico diario considerando el mes más lluvioso (septiembre) del año 2009. Posteriormente se estimó el volumen de los tanques de almacenamiento en 50,46 m3, 40,13 m3, 43,29 m3, 36,61 m3, 55,37 m3, 81,56 m3 y 29,63 m3 para cada uno de los sanitarios ubicados en la UPIBI. La altura de los tanques se estimó de acuerdo al teorema de Torricelli y el diámetro de la tubería de conducción de acuerdo a la ecuación de Manning. Se estimaron disminuciones en los indicadores de consumo de agua potable de la Unidad de un 34,4% y en el consumo de energía en el sistema de bombeo de 12,66%. Los resultados proyectaron que sería posible ahorrar $111 618 M.N. sin I.V.A. por año al sustituir el agua potable por agua de lluvia en los usos de limpieza y sanitarios y por evitar el bombeo de agua potable en las instalaciones $3 163,26 M.N. sin I.V.A. por año. La inversión necesaria para implementar el sistema se estimó en $636 135,65 M.N. y el periodo simple de recuperación de la inversión en 4,78 años, sin incluir el costo de las torres elevadas debido a que el peso de los tanques requiere un estudio de mecánica de suelos. ABSTRACT: This research proposed a system of rainwater catchment in Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología (UPIBI), an academic facility of Instituto Politécnico Nacional (IPN), because there is deficit of water. The use of catched rainwater is considered in toilets and for cleaning, storing it in overhead tanks which would lead economic and environmental benefits. Precipitation data were obtained in 2009 through a weather station. Precipitation data and measures the roofs of the buildings were considered to estimate annual rain harvest. According it, we calculated that it is possible to get 2 958,53 m3/year. Monthly water balances were carried out to establish a first approach to the volume of water storage tanks of rain. It was found that the storage volume was considerable, so we decided to add a second use of rainwater for cleaning. We obtained data on uses and volumes of water used in the UPIBI and made a second daily water balance considering the rainiest month (September) of 2009 and according to this information we determined the volume of storage tanks in 50,46 m3, 40,13 m3, 43,29 m3, 36,61 m3, 55,37 m3, 81,56 m3 y 29,63 m3. The height of the tanks was estimated according to the theorem of Torricelli and the diameter of the drop pipe according to the equation of Manning. Indicators showed decreases in the drinking water consumption of the UPIBI by 34,4% and energy consumption in the pumping system of 12,66%. We calculated that would be possible to save $111 618 MN without I.V.A. per year and by savings in electrical energy by pumping water to replace rainwater from approximately $3 163,26 MN without I.V.A. per year. The investment required to implement the system was estimated at $636 135,65 MN and the period of return on investment was 4,78 years, although it was not possible to estimate the cost of the towers that supports tanks because the weight of the tanks requires a study of ground mechanics.