Diseño ambiental de una vivienda enfocado a la region amazonica ecuatoriana (página 2)

Para las captaciones de techo, el tinaco de servicio se puede colocar donde desemboca el canalón, de manera que la alimentación a los puntos de consumo se realice por gravedad y sin consumo de energía; los excedentes deben conducirse a una cisterna general. La capacidad de la cisterna general dependerá de una reserva de almacenaje correspondiente a 3 días.

Este volumen, al aplicar la descarga CERO, se reduce de 150 a 90 litros por persona día, mismos que producen aguas jabonosas que, tratadas, cubrirán el lavado de pisos, vehículos y la alimentación de inodoros; la descarga de estos, tratada, cubrirá el riego de las áreas verdes. Por lo tanto, la dotación de agua para consumo diario se reduce para todos los casos a 90 litros por persona y 450 litros por vivienda, cantidad que alcanza 1,350 litros y que debe ser considerada en el volumen de la cisterna.

El escurrimiento promedio diario aprovechable en el sitio en el temporal depende de su duración y de la precipitación pluvial promedio, su volumen resulta menor al necesario para el control del fenómeno extraordinario que se presenta cuando menos una vez cada temporal, por lo que este último es el que rige y se sumará al caudal anterior.

El fenómeno natural extraordinario que se presenta cuando menos una vez en cada Temporal está en función del área de los techos, que oscilan entre 70 y 200 metros Cuadrados por vivienda.

Mecanismos de filtración y purificación de agua de lluvia

El mecanismo natural para la purificación del agua es la evaporación y condensación previas a la precipitación pluvial y/o el escurrimiento de condensados. El manejo cuidadoso de estos mecanismos en la captación y almacenaje nos permiten tener el agua relativamente limpia, de menor costo y sin consumo de energía.

La filtración y purificación de agua de lluvia se reduce a mecanismos de separación de sólidos en suspensión por densidad: desnatadores sedimentadores construidos en celdas de mampostería con tuberías y conexiones de PVC, sobre todo cuando las áreas de captación son superficies tersas e impermeables que se encuentran en láminas de techo, cubiertas plásticas, de cristal, de polietileno y de lona. Por su ubicación sobre el terreno y sus pendientes, acumulan pequeñas cantidades de sólidos fácilmente eliminables por éstos mecanismos. Para estos casos se recomienda la instalación, en la parte más alta del inmueble donde desemboca el canalón, de un tinaco o cisterna que permita el almacenaje y consumo de la lluvia por gravedad y sin consumo de energía.

Los mecanismos de separación por densidad para agua de lluvia captada en suelos impermeables o permeables en los que escurre son los trenes de desnatadores sedimentadores de una a varias celdas según la calidad de agua requerida.

La eliminación de carga orgánico micro bacteriano se realiza por medio de procesos naturales biológicos anaerobios, oxidación aeróbica de aeración natural y exposición a la radiación ultravioleta natural. De ser necesario, para garantizar la esterilización del agua, se podrá hacer uso de generadores de ozono y lámparas de rayos ultravioleta utilizando pequeñas cantidades de energía.

También León 2008 indica el Manejo, tratamiento y reciclaje de aguas jabonosas en servicios de limpieza, principalmente para alimentación de WC y mingitorios

Mecanismo de tratamiento de agua de jabón para su uso en servicios de limpieza

El uso racional del agua en la vivienda distingue calidad y cantidad por tipo de servicio. El agua para el servicio de primer uso, proveniente de la red o de la captación de agua de lluvia, generalmente deriva en aguas jabonosas.

Siguiendo el principio de la separación de las aguas residuales por tipo de contaminante, el tratamiento se simplifica. Las aguas jabonosas provenientes de servicios de higiene personal (bañarse y lavarse las manos) y de objetos personales (lavado de ropa y trastes) cuyos contaminantes son de baja concentración, se tratan con facilidad mediante mecanismos naturales de separación: por densidad, para las partículas en suspensión, y por oxidación natural con oxigeno del aire y luz ultravioleta del sol, denominada oxidación aeróbica, para carga micro orgánica.

Equipos y procesos de separación, oxidación y desinfección de aguas jabonosas

El desarrollo de hábitos de higiene y limpieza en el agua de primer uso redunda en calidad del agua producto de su tratamiento.

La separación previa de contaminantes extraordinarios (sólidos, aceites y grasas) facilita el tratamiento al obtener agua de excelente calidad para los servicios de segundo uso. De esta manera, la concentración de contaminantes sólidos (cabello, costras de jabón, muy pequeñas cantidades de aceites, grasas y bacterias corporales) en los servicios de primer uso resulta muy pequeña.

La filtración y tratamiento de las aguas de jabón se reduce a mecanismos de separación de sólidos en suspensión por densidad, como desnatadores sedimentadores construidos en celdas de mampostería, tuberías y conexiones de PVC que eliminan las partículas mayores, con lo que se garantiza la eliminación total de sólidos en suspensión. La eliminación de carga orgánica micro bacteriana se realiza por medio de procesos naturales biológicos de oxidación aeróbica y exposición a la radiación ultravioleta natural; de ser necesario, para garantizar la esterilización del agua se podrá hacer uso de generadores de ozono.

Aguas Negras

Para el tratamiento de aguas negras se plantea la Utilización del sistema de tratamiento individual cuyas características son

Amanco 2008 manifiesta las características del BIOTANQUE SÉPTICO SISTEMA BIOLÓGICO DE TIPO ANAERÓBICO EN POLIETILENO:

Reduce el grado de contaminación en un 80%. Sistema modular de varios tanques, que pueden utilizarse de forma individual o colectiva.

Permeabilidad del suelo

El Biotanque séptico es económico y seguro, compuesto de material poliestireno.

Reduce el grado de contaminación en un 80% Porque consta de una cámara de sedimentación y/o digestión anaerobia que facilita la degradación de la materia orgánica: los lodos se sedimentan en el interior del Biotanque y las aguas de rebose semitratadas pasan a un campo de infiltración donde son absorbidas por el suelo en estado natural.

El Biotanque séptico es un sistema único modular. Puede utilizarse un sólo tanque o un grupo interconectado de estos, para aumentar la capacidad del sistema.

Elementos del sistema séptico:

• Tanque de polietileno con capacidad para 1200 y 2000 litros, área de infiltración

Fuente: www.amanco.com.ec

Datos del consumo de agua en Ecuador

(El Universo, 2008) una persona que reside en la ciudad utiliza aproximadamente unos 166 litros de agua por día. Sin embargo, informes del Pnuma revelan que una persona necesita unos 50 litros de agua por día para desarrollar sus actividades cotidianas, como beber, cocinar, bañarse, limpiar, entre otras.

Energía Solar

www.wikipedia.org manifiesta que: En un día soleado, el Sol irradia alrededor de 1 kW/m2 a la superficie de la Tierra. Considerando que los paneles fotovoltaicos actuales tienen una eficiencia típica entre el 12%-25%, esto supondría una producción aproximada de entre 120-250 W/m² en función de la eficiencia del panel fotovoltaico y las horas de irradiación solar.

Por otra parte, están produciéndose grandes avances en la tecnología fotovoltaica y ya existen paneles experimentales con rendimientos superiores al 40%.

A latitudes medias y septentrionales, teniendo en cuenta el ciclo diurno y las condiciones atmosféricas, llegan a la superficie terrestre 100 W/m² de media en invierno y 250 W/m² en verano. Con una eficiencia de conversión de, aproximadamente, 12%, se puede esperar obtener 12 y 30 vatios por metro cuadrado de celda fotovoltaica en invierno y verano, respectivamente.

Para la zona el instrumento solar que encontramos a disposición es el heliógrafo

Según Proyecto Per 98, 2008 en cuanto a la descripción del heliógrafo manifiesta que: La quemadura de la banda ocurre cuando la irradiación solar directa supera un límite variable de 120 a 210 W/m2 (WMO, 1992), que depende de la ubicación (turbidez atmosférica, altitud, humedad atmosférica), el clima, el tipo de banda de registro utilizada y los métodos de análisis (WMO, 1 981).

Energía Eólica

www.textoscientificos.com manifiesta las siguientes ventajas de la energía Eólica:

La energía eólica tiene muchas ventajas que la hacen una fuente de energía atractiva tanto en gran escala como para pequeñas aplicaciones. Las características beneficiosas de la energía eólica incluyen:

• Energía limpia e inagotable: La energía del viento no produce ninguna emisión y no se agota en un cierto plazo. Una sola turbina de viento de un megavatio (1 MW) que funciona durante un año puede reemplazar la emisión de más de 1.500 toneladas de dióxido de carbono, 6.5 toneladas de dióxido de sulfuro, 3.2 toneladas de óxidos del nitrógeno, y 60 libras de mercurio.

• Desarrollo económico local: Las plantas eólicas pueden proporcionar un flujo constante de ingresos a los terratenientes que arriendan sus campos para la explotación del viento, y un aumento en la recaudación por impuestos territoriales para las comunidades locales.

• Tecnología modular y escalable: las aplicaciones eólicas pueden tomar muchas formas, incluyendo grandes granjas de viento, generación distribuida, y sistemas para uso final. Las aplicaciones pueden utilizar estratégicamente los recursos del viento para ayudar a reducir los riesgos por el aumento en la carga o consumo y costos producidos por cortes.

• Estabilidad del costo de la energía: La utilización de energía eólica, a través de la diversificación de las fuentes de energía, reduce la dependencia a los combustibles convencionales que están sujetos a variaciones de precio y volatilidad en su disponibilidad.

• Reducción en la dependencia de combustibles importados: la energía eólica no esta afectada a la compra de combustibles importados, manteniendo los fondos dentro del país, y disminuyendo la dependencia a los gobiernos extranjeros que proveen estos combustibles.

www.proviento.com manifiesta las siguientes características de los Aerogeneradores:

La combinación de una tecnología muy sencilla con el mejor diseño aerodinámico de aspas largas de fibra de vidrio, garantiza una alta eficiencia de los equipos. Los equipos poseen las siguientes características:

Desarrollo

La disponibilidad de agua para la zona de la ciudad del puyo es de aproximadamente 4883 mm anuales con un promedio de precipitación diario de 12,72 mm (Fuente INAMHI)

Las características generales de suelo de la zona son arcillosos con bajo nivel de infiltración, generalmente compuestos por 3 perfiles de suelo a 15 cm el primer horizonte, 40 cm el horizonte B y 90 cm el horizonte C. generalmente el nivel freático se encuentra a nivel de la superficie del suelo.

El consumo de agua estimado en la región es de 166 litros de agua por persona diario para una familia de 5 miembros el consumo aproximado es de 830 litros por día

Para el caso en estudio se plantea en cuanto al uso y disposición del agua:

• Diseñar un sistema de recolección de aguas lluvia

• Sistema de tratamiento de aguas lluvia que contemple un separador de sólidos y un ozonificador

• Un sistema de tratamiento de aguas grises y bombeo para reuso de las mismas

• Un sistema de 2 módulos para tratamiento de las aguas residuales.

También la utilización de bombas eólicas para la elevación de las aguas de consumo así como de las aguas grises tratadas.

De los 166 litros de agua por persona por día aproximadamente 99 litros corresponden al uso primario y 67 a uso secundario (limpieza, aguas jabonosas) las cuales pueden ser recuperadas para uso secundario (inodoros, limpieza)

Al reutilizarse las aguas grises generadas por lavandería, fregadero y lavabos el consumo de agua por persona se reduciría a 99 litros y con un total de 495 litros por una familia promedio de 5 miembros.

Para este caso la recolección del agua se la realizara a través del sistema de recolección de agua lluvia proveniente del techo de la vivienda. Para estimar el volumen generado de se ha tomando en consideración una casa con una superficie de construcción de 180 m2 (Tabla 1):

Si analizamos los datos meteorológicos de precipitación en la ciudad del Puyo desde el año 1974 hasta el año 2007 (ver anexo 1) tendremos los siguientes valores promedios en precipitaciones mensuales, precipitaciones promedio diarias, valores máximos de precipitación mensuales y valores mínimos de precipitación mensuales.

Para el sistema de agua lluvias el sistema utilizara u filtro separador en el área del tanque cisterna. Esto contemplando que es el agua general utilizada en la vivienda tanto en grifos, duchas y fregaderos.

Para el caso del agua para consumo humano se instalara un filtro de carbón activado y ozono que será instalado en la cocina.

TABLA 1 PRECIPITACIÒN

Del análisis de los datos meteorológicas de precipitación puede establecerse que incluso obteniendo el mínimo valor registrado en su promedio diario obtendremos un superávit de 0,01m3 con respecto al consumo diario de una familia de 5 miembros.

En base al análisis de los datos podemos identificar que en todos los casos tenemos un superávit de agua promedio de 1,8 m3.

Se plantea que para el caso el volumen del tanque reservorio de 20 m3 el cual podría soportar una situación extrema de 40 días sin presencia de lluvias.

Al generarse aproximadamente 495 litros diarios de aguas negras por una familia de 5 miembros tenemos las siguientes especificaciones técnicas para los biotanques sépticos.

Permeabilidad del suelo

Especificaciones Técnicas Tanque de 1200 lts

Para este caso el suelo del sector es arcilloso y el nivel freático es alto, por lo cual se recomendaría el uso de 2 módulos de 1200 litros en serie para obtener una mayor remoción en vista de que las aguas tratadas entraran en contacto con el nivel freático. Esto también conllevara a una reducción del tiempo de limpieza.

Uso de Paneles Fotovoltaicos

Para el uso de Paneles Fotovoltaicos se a tomado en consideración los siguientes valores promedio diarios de horas Luz efectiva tomados desde el año 1974 hasta el año 2005 en la estación meteorológica de Veracruz ubicada en la vía a Veracruz en la ciudad del Puyo (Tabla Nº2)

Tabla Nº 2 Valores promedio de Horas Luz en la Ciudad del Puyo

Fuente INAMHI

Energía Eólica

No se encontraron datos de Energía Eólica en la Estación

Conclusiones

A través de este sistema una vivienda en este sector y con las características mencionadas tendría su provisión autosuficiente de agua y a su vez también sería autosuficiente en el tratamiento de residuos, disminuyendo el consumo y también el grado de contaminación.

El costo inicial es elevado puesto que plantearía la construcción de prácticamente 2 sistemas comunes ubicados en una misma vivienda además de la construcción de los sistemas de tratamiento de agua de consumo y aguas residuales.

La ventaja constituye en el costo a largo plazo puesto que esta vivienda no pagaría por servicios de agua potable ni alcantarillado ofertados por la municipalidad convirtiéndose en una inversión a largo plazo.

Por la cantidad efectiva de horas sol que varían desde 1,99 en el mes de Febrero hasta 3,75 en Marzo indicarían que el uso de paneles solares para esta región por las características de eficiencia de los sistemas no sea la más adecuada para ser aplicada en esta región.

La Falta de Datos con respecto al viento en la zona no nos permite realizar un análisis más profundo del uso de energía eólica.

Recomendaciones

El diseño de la vivienda debe ser adecuado a las características propias de cada sector en el cual se deberá determinar si la casa se encuentra ubicada en una zona rural o urbana, teniendo en cuenta la disponibilidad de suelo y las condiciones climáticas con precipitación, heliofanìa y velocidad del viento.

Bibliografía

• León, E. 2008. GUIA DE AGUA Y CONSTRUCCION SUSTENTABLE, Fondo para la comunicación y educación ambiental, México, Mx. 25 p.

• www.plastigama.com,ec. Hoja volante Biotanque Séptico

• BARRIGA, A. s/a MEDICION ENERGÉTICA Y ANÁLISIS DE APLICACION EN MINI CASA MODELO SOLAR, ESPOL, Guayaquil, ec. 11 p.

• Atlas de Energía solar del Perú PROYECTO PER/98/G31: ELECTRIFICACIÓN RURAL A BASE DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA AICA EN EL PERÚ

• INAMHI. Registro de Datos Meteorológicos años 1974-2007

• www.wikipedia.org

• www.proviento.com

• www.textoscientìficos.com

• www.eluniverso.com

Anexo

ANEXO 1 DATOS METEOROLOGICOS PRECIPITACION

Fuente INAMHI

ANEXO 2 DATOS METEOROLOGICOS INSOLACION (HORAS)

Fuente INAMHI

Planos de la vivienda

Vista Interior

Vista aérea

Instalaciones

Autor:

Ricardo Abril