Captación pluvial: el recurso industrial más renovable

El uso del agua de lluvia reduce el estrés hídrico y representa grandes ahorros

México es un país con estrés hídrico importante, en particular las zonas del centro, occidente, bajío y norte; en las que precisamente se encuentran los principales polos de desarrollo industrial. Si bien la mayoría del agua potable en México se utiliza para actividades agropecuarias (Figura 1), la industria consume en su conjunto unos 3.3 km3 al año (ó 3,300 millones de m3 al año). Esto representa tanto un potencial problema de abastecimiento, como un costo significativo que sigue en aumento; por ejemplo, en Tijuana en los últimos 16 años la tarifa comercial e industrial de agua aumentó 466%.



Toda el agua dulce disponible naturalmente proviene, de alguna o de otra manera, de las precipitaciones. Esto significa que la energía del sol es la fuerza que provee de este recurso a través de la evaporación del agua del mar; posteriormente esta agua se condensa en la atmósfera y se precipita sobre los continentes en forma de lluvia, nieve o rocío. Una vez ahí, ya sea como agua superficial o por filtraciones al subsuelo (agua subterránea), estará disponible para diversos usos. Así, el agua de lluvia es en verdad un recurso renovable que se puede aprovechar.

Precipitación

Es importante conocer la precipitación en la zona y las épocas del año para planificar el sistema completo. En promedio llueven 760 mm al año en la república; esto quiere decir que si captáramos la lluvia durante todo un año, todo el país quedaría cubierto por 76 cm de agua. El patrón de precipitación está cambiando debido a la acción combinada del cambio climático y la deforestación, en algunas zonas tiende a aumentar, y en otras a disminuir; sin embargo, hay zonas en las que llueve mucho más que en otras (Figura 2).



Así, si tenemos un área de captación de 1 ha (10,000 m2) y nos encontramos en una zona en la que llueve 1,000 mm al año, podremos obtener hasta 10,000 m3 de agua (por ejemplo, en Tijuana esto equivaldría a $487,416.32 pesos).

Hay que considerar que la lluvia se distribuye a lo largo del año (Figura 3), un 70% de las lluvias cae en el lapso de cuatro meses: de junio a septiembre; mientras que de noviembre a mayo, es la época de secas, conforme avanzan estos meses, las reservas de agua en las presas y sistemas hídricos, bajan. Una buena estrategia es captar agua en los meses de lluvias y reservarlos para los últimos meses de secas.

Qué se necesita para la utilización del agua de lluvia

Básicamente hay tres aspectos importantes a considerar para hacer un sistema de aprovechamiento de lluvias: captación, almacenamiento y acondicionamiento previo al uso.

Captación

Para la captación se necesita contar con una gran superfice, conforme mayor sea la superficie, más agua se captará. Los edificios y plantas suelen contar con zonas de escurrimiento y gárgolas, por lo que adecuar un canal para dirigir el agua a una zona de almacenamiento es relativamente fácil y barato. Actualmente existen también sistemas de drenajes sifónicos que permiten catar el agua en techos planos -sin pendiente-, y que facilitan el escurrimiento, por lo que se aprovecha todo el diámetro del tubo; otra ventaja de estos sistemas es que funcionan como un primer filtro de impurezas, por lo que el agua baja más limpia al depósito.

El agua de lluvia, en inicio es limpia y libre de impurezas y agentes patógenos; sin embargo, en los entornos urbanos e industriales suele captar la contaminación atmosférica existente, incluso llega a formarse lluvia ácida en entornos con altas concentraciones de óxidos de azufre o nitrógeno. Por otra parte, los techos y zonas de captación pueden estar sucios, por lo que el agua captará todas las impurezas. Por todo ello, es importante dejar pasar la primera gran lluvia de la temporada, y no captarla para su almacenamiento; esta lluvia limpiará tanto la atmósfera, como las superficies de captación. Con las siguientes lluvias, es recomendable dejar que llueva durante unos diez minutos antes de abrir la entrada al almacenamiento, así se tendrá agua limpia, libre de contaminantes y materia orgánica que pudiera causar putrefacción.

Además, existen diferentes sistemas para limpiar el agua en su camino desde el techo o zona de captación a la zona de almacenaje, como los filtros de bajante pluvial que se pueden instalar directamente sobre el tubo colector, o los filtros de flujo ascendente que son muy eficaces para grandes caudales. Un sistema innovador consiste en una serie sucesiva de sifones que hacen el efecto de vórtice (remolinos), a través de éstos, los sólidos son removidos, los hidrocarburos son centrifugados o retirados por flotación, y la materia orgánica disuelta puede ser sedimentada; además, dependiendo de la intensidad y número de los vórtices, las bacterias son desintegradas de una manera similar a como lo hace un río; con una trayectoria de diez metros, un sistema de vórtices bien diseñado puede entregar agua almacenable por largos periodos de tiempo.



Almacenamiento

Para esta fase hay que calcular el volumen máximo de agua a conservar, ello dependerá del volumen captado y de la estrategia de uso que se desee.

El agua se puede mantener en piletas subterráneas o en cisternas superficiales, ambos métodos tienen ventajas y desventajas, el primero permite una optimización del espacio y un almacenamiento relativamente seguro del agua, que se preservará a una temperatura y condiciones estables, pero implica un costo de construcción, hay que diseñar piletas que soporten tanto la presión del agua cuando están llenas, como la presión de la tierra y el peso de lo que esté encima cuando están vacías para evitar fracturas o hundimientos; una desventaja es que en zonas sísmicas, pueden fracturarse. Actualmente existen celdas modulares construidas en plástico reforzado que permiten un almacenaje de agua similar al de una cisterna de concreto armado, pero evitan los problemas de las variaciones de presión y no se fracturan. El sistema superficial tiene la ventaja de estar a la vista, pero ocupa un volumen útil para otras actividades, además es conveniente tenerlas al interior para evitar que la luz del sol y el calor favorezcan la formación de algas y bacterias, y poder preservar el agua en mejores condiciones, este método se recomienda para volúmenes pequeños de agua en los que el costo de las cisternas es menor que el costo de la obra para un depósito subterráneo. Otra modalidad de almacenamiento superficial es un sistema de geomembranas o de bolsas de almacenamiento; este sistema es mucho más económico que los anteriores, pero presenta los mismos inconvenientes que las cisternas superficiales (excepto el costo).

Es conveniente monitorear el agua con periodicidad para asegurar su buen estado, en ocasiones, dependiendo de las impurezas que adquiera durante su captación, podrá ser necesario un sistema de recirculación para prevenir la descomposición de las condiciones del agua. En todo caso es conveniente dar mantenimiento a las piletas para mantenerlas en óptimas condiciones.

Acondicionamiento

Dependerá de dos factores principales: la calidad del agua almacenada y el uso al que se destine; por ejemplo si el agua se destina para la producción de alimentos, necesitará condiciones de pureza más estrictas que si se destina como agua de enfriamiento; el agua para calderas requiere particularmente de estar libre de sales para evitar corrosión alcalina de la tubería.

De cualquier manera, si se gestionan bien los sistemas de captación y almacenamiento, el agua será de buena calidad; a diferencia del agua superficial o subterránea, el agua de lluvia suele ser más dulce, pues no ha captado sales de calcio y magnesio que la hacen dura; tampoco contiene el cloro con el que suele tratarse el agua municipal, por lo que su acondicionamiento puede ser menos oneroso, lo que abonará a la rentabilidad global del sistema.



Por último hay que considerar que el agua más económica es la que no se usa, por lo que siempre es recomendable reducir su consumo a través de un análisis concienzudo de su utilización, el uso de tecnologías que requieran de menos caudal y el cierre de ciclos con sistemas de tratamiento de aguas residuales. Todo ello nos ayudará a hacer una gestión racional del agua con beneficios para nuestros negocios y nuestra sociedad.