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INTRODUCCION

Con base a la necesidad de agua potable, y la escasez de tener agua para el beneficio de una familia se organizó una nueva estrategia para abastecer dicha familia por medio de la captación de aguas lluvias, emplear este método es muy fácil porque se puede utilizar en lugares donde hay precipitación media y donde no se tiene a gran cantidad de agua apta para el consumo humano; este método se implementa con el fin de disminuir la utilización de agua potable en actividades donde no es vital su utilización. En cuanto al diseño hidráulico del sistema de captación se puede decir que se procederá a seguir una serie de pautas para su buena ejecución y funcionamiento, entre las cuales encontramos la captación que está directamente relacionada con los techos su material, superficie y pendientes procurando una mayor captación; la recolección y conducción que es la tubería por la cual se conducirá el agua recolectada a los puntos a donde se quiera llevar, el interceptor de primeras aguas que permitirá retirar materiales provenientes de las primeras lluvias y por último el tanque de almacenamiento su diseño estará directamente relacionado con la demanda y oferta hídrica.

JUSTIFICACION

Con el diseño de un sistema de captación de aguas lluvias para el abastecimiento de una familia, se pretende calcular el volumen de un tanque que cumpla con dicho objetivo. Es por esto, que para lograr lo esperado se plantea el cálculo del tanque con la posibilidad de desarrollar un sistema para aprovechar las aguas lluvias, como una alternativa de abastecimiento de agua potable.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Calcular el volumen del tanque de un sistema de abastecimiento de aguas lluvias, para satisfacer la demanda de 6 personas de una familia

OBJETIVOS ESPECIFICOS calcular el volumen de un tanque para el aprovechamiento de las aguas lluvias como alternativa de abastecimiento de agua potable Estimar el volumen del tanque de agua potable implementando un sistema de captación y aprovechamiento de aguas lluvias para la demanda de 6 personas de una familia.

BIBLIOGRAFIA

https://fandelagua.com/beneficios-de-captacion-de-agua-de-lluvia/ https://www.arkiplus.com/captacion-de-agua-de-lluvia-en-techos/

CONCLUSION

CAPTACION DE AGUAS LLUVIAS

Un sistema de captación de agua de lluvia es cualquier tipo de ingenio para la recolección y el almacenamiento de agua de lluvia, y cuya viabilidad técnica y económica depende de la pluviosidad de la zona de captación y del uso que se le dé al agua recogida. En lugares donde las aguas superficiales o subterráneas disponibles están fuera de los límites establecidos para considerarlas potables (en especial si contienen metales pesados como el plomo, mercurio, cromo u otras sustancias dañinas para la salud), se puede recurrir a la captación de agua de lluvia para consumo restringido, es decir para beber y para cocinar alimentos. En general se considera que las necesidades para estos fines se limitan a 4 a 6 litros por habitante y por día, mientras que el consumo total de agua es muy superior llegando incluso a superar los cien litros por habitante y por día.

PRECIPITACIÓN El agua que se precipita en forma de lluvia puede tomar los siguientes caminos: 

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Quedar depositada en la superficie vegetal. Esto ocurre en caso de lluvias muy cortas y/o de bajo volumen de precipitación y en situaciones en que la vegetación es muy densa. El agua se evapora desde la superficie vegetal y retorna a la atmósfera, sin haber llegado al suelo. Alcanzar la superficie del suelo e infiltrarse. El suelo es un medio poroso y, por lo tanto, permeable, que presenta diferentes velocidades de infiltración del agua en el perfil. Cuanta más agua se infiltra durante una lluvia, tanto mejor para su aprovechamiento, ya que los caminos que puede seguir son útiles: producción vegetal y recarga de la capa freática. Alcanzar la superficie del suelo y escurrir. Cuando la intensidad de la precipitación supera la velocidad de infiltración del suelo se produce la escorrentía superficial. La escorrentía puede causar erosión y es negativa porque, además de representar un volumen de agua no aprovechado, causa

daños en el área y aguas abajo (crecidas, sedimentación, contaminación, aumenta con la intensidad de la lluvia).

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Parte del volumen de agua que infiltra fluye rápidamente a través de los microporos, en los cuales se presenta baja energía de retención, y sale de la zona radical para abastecer la capa freática. Es un volumen de agua no aprovechado inmediatamente por las plantas; sin embargo, abastecerá la capa freática y, por consiguiente, los manantiales. Por ello es importante el rol que cumplen la fauna del suelo (lombrices, insectos y otros), los microorganismos y las raíces, al crear bioporos (poros grandes y continuos) para que el agua de lluvia se infiltre rápidamente

CAPATACION DE AGUAS LLUVIAS EN TECHOS

Un aspecto de la ingeniería verde y el diseño sostenible es cómo el hombre interactúa con el ciclo hidrológico. Esto incluye cómo se gestiona la escorrentía de aguas pluviales y si la escorrentía se considera un producto de desecho o una oportunidad. La recolección de agua de lluvia es un componente crítico en la gestión integrada del agua urbana. Si los barriles de recolección de agua de lluvia / los tanques de recolección se distribuyen y usan ampliamente junto con otras prácticas de desarrollo sensibles al agua, como el desarrollo de bajo impacto y/o el diseño de conservación, se puede eliminar una gran parte de la escorrentía del sistema de drenaje. Esto, a su vez, potencialmente reduciría los eventos de desbordamiento de alcantarillado y reduciría las concentraciones de bacterias y otros contaminantes en los cuerpos de agua receptores. Además, el uso de agua de lluvia recolectada para usos al aire libre, como el riego de áreas verdes, podría reducir el consumo doméstico de agua potable entre un 10% y un 30%. Este sistema de aguas lluvias en techos consta de los siguientes elementos: un área de captación impermeable (techo o cubierta), un filtro (opcional) para retener sólidos en suspensión, tuberías de conducción con dispositivos de purga o alivio, un tanque impermeabilizado (con tubería de ventilación, tapa de ingreso al tanque, escalera de gato, bombas, tubería de rebose y desagüe, tubería de drenaje.

En general, para que se pueda llevar a cabo un proyecto de captación de aguas lluvias es necesario que se cumplan tres condiciones: 1. Que la comunidad o los s deseen contar con el sistema propuesto. 2. Que exista un balance favorable entre la disponibilidad u oferta de agua versus el uso de demanda. 3. Que la instalación y operación del sistema resulte económico y fácil de istrar • Área de captación: Lugar donde se almacenan los escurrimientos de agua de lluvia, antes de realizar su disposición final. Por lo general se utilizan superficies como los techos de las casas, escuelas, almacenes, etc., que deben estar impermeabilizados. También se puede captar el agua que escurre de calles o estacionamientos por medio de canales. • Sistema de conducción: El sistema de conducción se refiere al conjunto de canaletas o tuberías de diferentes materiales y formas que conducen el agua de lluvia del área de captación al sistema de almacenamiento. El material utilizado debe ser liviano, resistente, fácil de unir entre sí y que no permita la contaminación con compuestos orgánicos o inorgánicos. • Dispositivo de retiro de contaminantes y filtración: Antes de conducir el agua a la infraestructura de almacenamiento se recomienda colocar un dispositivo que retire y filtre los contaminantes que puede arrastrar el agua a su paso por las superficies, como pueden ser sedimentos, metales, grasas y basuras. De esta forma el agua llegará sin residuos tóxicos al lugar de almacenamiento. • Tanques de almacenamiento: Se trata de una estructura en concreto en donde se conserva el agua de lluvia captada, se pueden situar por encima o por debajo de la tierra. Deben ser de material resistente, impermeable para evitar la pérdida de agua por goteo o transpiración y estar cubiertos para impedir el ingreso de polvo, insectos, luz solar y posibles contaminantes. Además, la entrada y la descarga deben de contar con mallas para evitar el ingreso de insectos y animales; deben estar dotados de dispositivos para el retiro de agua. Deben ser de un material inerte, el hormigón armado, de fibra de vidrio, polietileno y acero inoxidable son los más recomendados.

BENEFICIOS DE LA CAPTACIÓN DE AGUAS LLUVIAS La captación de agua de lluvia es una estrategia que se está implementando actualmente como una fuente alternativa para el al agua.

Sabemos que implementar un sistema de captación pluvial es una solución que puede llegar a ahorrar hasta el 15% del agua que se utiliza en cada hogar. El ahorro del agua a través de la captación de lluvia trae consigo también otros beneficios: 

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Económicos: El agua de lluvia es un recurso gratuito y relativamente limpio para utilizarlo en actividades que no impliquen su consumo. Es un auto suministro gratuito que presenta la posibilidad de reducir costos al utilizarla en sanitarios, actividades de limpieza, riego de jardines, de cultivos, etc. El costo de instalación y operación de un sistema de captación pluvial es mucho menor que el de un sistema de bombeo o purificación. Además, su mantenimiento requiere poco tiempo y energía. Medioambientales: Disminuye la erosión del suelo ya que el agua de lluvia recarga los acuíferos. También conserva las reservas de agua como los ríos y los lagos. Además, al utilizarla se reduce la sobreexplotación de fuentes dulces de agua y favorece la sostenibilidad del ecosistema. Sociales: Ayuda a reducir el exceso de la demanda de suministro público. Favorece a la red de drenajes públicos y evita posibles inundaciones al no recibir el agua de lluvia que cae en los techos. Además, promueve la concientización del uso del agua en la sociedad. La captación de agua de lluvia puede ser una estrategia poderosa para combatir la escasez del agua en la actualidad.

CARACTERÍSTICAS DEL AGUA LLUVIA El agua de lluvia presenta una serie de características ventajosas.   

Por una parte, es un agua extremadamente limpia en comparación con las otras fuentes de agua dulce disponibles. Por otra parte, es un recurso esencialmente gratuito e independiente totalmente de las compañías suministradoras habituales. Precisa de una infraestructura bastante sencilla para su captación, almacenamiento y distribución.

LLUVIA ÁCIDA Se llama lluvia ácida a la que se forma cuando la humedad del aire se combina con óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre o trióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas, calderas de calefacción y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo que contengan azufre. En interacción con el agua de la lluvia, estos gases forman ácido nítrico, ácido sulfuroso y ácido sulfúrico. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida. Los contaminantes atmosféricos primarios que dan origen a la lluvia ácida pueden recorrer grandes distancias, siendo trasladados por el viento a cientos o miles de kilómetros antes de precipitar en forma de rocío, lluvia, llovizna, granizo, nieve, niebla o neblina. Cuando la precipitación se produce, puede provocar deterioro en el medio ambiente. La lluvia normalmente presenta un pH de aproximadamente 5,65 (ligeramente ácido), debido a la presencia del CO2atmosférico, que forma ácido carbónico, H2CO3. Se considera lluvia ácida si presenta un pH menor que 51 y puede alcanzar el pH del vinagre (pH 3), valores que se alcanzan cuando en el aire hay uno o más de los gases citados.

PARAMETROS DE DISEÑO Para realiza un diseño de un sistema de captación de aguas lluvias en un techo es necesario tener en cuenta los siguientes aspectos: 

Curva de masas: el mejor método para determinar el tamaño de un tanque de almacenamiento consiste en seleccionar un pluviómetro representativo del sitio de interés con suficiente número de registros de precipitación a nivel diario, o mensual al menos de 10 años consecutivos y proceder a construir la denominada curva de masas de precipitación con el objeto de tener en cuenta a duración máxima del periodo de sequía esperada con el objeto de

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proveer el volumen de agua necesario, para satisfacer la demanda determinada. Coeficiente de escurrimiento (C): es la proporción entre el volumen de agua que ingresa al tanque de almacenamiento y al volumen de agua caído sobre el techo. Este coeficiente significa que se pierde una parte del volumen de agua lluvia que cae sobre el techo, estas pérdidas asociadas a factores tales como: fugas en las cubiertas, el salpicamiento, desviación de las primeras aguas, goteras, en las canales, en los bajantes, además de pérdidas por evaporación en el techo y en el tanque. C=volumen almacenado/volumen precipitado La presencia de polvo, hojas de árboles, excrementos de pájaros y otros cuerpos extraños sobre el techo, en ocasiones obligan a la limpieza de la cubierta mediante la desviación de las primeras aguas, en otros casos, aunque más costoso, se recurre a uso de filtros para mejorar la calidad de la misma Área de captación: está determinada por la longitud, el ancho y el ángulo de inclinación del techo con relación a la vertical, ósea Ac =L b Sen α donde • Ac= área de captación en m2. • L= longitud del techo en m. • b=ancho del techo en m. • Sen α =ángulo del techo con la vertical

Canaletas: existen diferentes opciones para seleccionar el material que conformara la canaleta: PVC, lámina de latón, guadua, para evitar desbordamientos la canaleta deberá tener suficiente capacidad de conducción de agua, la pendiente a establecer en 1cm/m que equivale a Sc=0,01m/m. El borde del techo debe tener una penetración mínima o traslape de al menos 3 cm sobre la canaleta, con esto se asegura que la descarga ocurra plenamente sobre el cuerpo de la canaleta.

ESTIMACIÓN DEL ÁREA DE LA CANALETA El flujo en canaletas de captación y conducción se comporta como un flujo espacialmente variado, ya que el agua se va recolectando a lo largo de la canaleta, para determinar el área necesaria de conducción se utiliza la ecuación de continuidad, en la cual solo se despeja el área y se asumen velocidades promedio de 0.9 m/ s en pendientes 2 a 4% y 1.2 m/ s en pendientes de 4 a 6%. Q=V*A

SISTEMA DE CONDUCCIÓN DEL AGUA DE LLUVIA CAPTADA El agua pluvial captada en techos y áreas de escurrimiento debe ser conducida al sistema de almacenamiento, mediante canaletas de lámina galvanizada, PVC, guadua, laton y tubería de PVC. Cuando la pendiente es mayor al 10% y se trata de laderas colectoras del agua de lluvia, es necesario contar con un dispositivo hidráulico o un sedimentador para reducir la velocidad del agua y al mismo tiempo sedimentar los sólidos en suspensión contenidos en el escurrimiento del agua del área de captación. • El caudal de conducción en la tubería se obtiene con la siguiente expresión: • Qc=5/ 18 (Aec * I lluvia) • El diámetro se determina despejando el área de la ecuación de continuidad. • Q=V*A, A= ΠD 2) /4, D 2 = 4Q/VΠ • Con la Fórmula de Darcy Weisbach, se obtiene la pérdida por fricción de un tubo. • h f = f L/D V 2 /2g

VOLUMEN DEL SEDIMENTADOR O TRAMPA DE SÓLIDOS La sedimentación es un proceso físico que consiste en la separación, por la acción de la gravedad, de las partículas suspendidas cuyo peso específico es mayor que el del agua. Las variables de diseño de la trampa son el área efectiva de captación del agua de lluvia y la intensidad máxima de precipitación registrada considerando un valor de 50-100 mm/hora-1. • V sedimentador = Aec * I p

TANQUE DE ALMACENAMIENTO Debe tener suficiente amplitud para que una persona pueda ingresar y efectuar las labores de mantenimiento. El tanque debe ser hermético con el objeto de evitar la luz solar, el ingreso de mugre, insectos y animales. Tanto la tubería de aireación como la de rebose deberán contar con mallas que impidan el ingreso al tanque de cuerpos extraños. Cuando el tanque se proyecta semienterrado debe quedar como mínimo 0,50m sobre el nivel del terreno ubicado a una distancia mínima de 15m de cualquier sistema de disposición de excretas. Para la extracción del agua del tanque se utilizan bombas. Cálculo de la capacidad del tanque a partir del abastecimiento promedio anual de la lluvia • Columna 1: número de orden de los valores de precipitación seleccionados. • Columna 2: datos de precipitación en mm • Columna 3: volumen de abasto mensual Qm=Am, en m3, se obtiene multiplicando la columna (2) x Área XC/1000. • Columna 4: corresponde a los valores acumulados de la columna 3

• Columna 5: es la demanda mensual, en m3, se obtiene así: N de personas X dotación l/habitante/ día (30 días) / 1000. • Columna 6: son los valores acumulados de la columna 5 • Columna 7: son las desviaciones entre la curva de la demanda y la curva de masa se obtiene restando los valores de las columnas (5) y (3) respectivamente. • Columna 8: es el acumulado de las desviaciones positivas de la columna anterior, el máximo valor de esta columna representa el volumen máximo necesario para satisfacer la demanda del mes

DISEÑO DEL SISTEMA DE PURIFICACIÓN DEL AGUA DE LLUVIA El diseño está en función de un estudio físico- químico y bacteriológico del agua de lluvia captada en la zona de estudio, para determinar unidades de turbidez, niveles de Sólidos Disueltos Totales (TDS), coliformes totales y fecales y Calcio/Magnesio (Dureza). Para cumplir con la normatividad sobre la calidad del agua potable Procedimiento para calcular una captación de aguas lluvias 1. Se selecciona la información pluviométrica más cercana al sitio de estudio. 2. Se selecciona el coeficiente de escurrimiento con base en el tipo de material. 3. A partir de las estadísticas pluviométricas se construye la curva de masas de precipitación, identificando el año de hidrológico más seco de la serie, se halla el área del techo. 4. se calcula el abastecimiento promedio anual de lluvia. 5. se calcula el volumen necesario del tanque. Mantenimiento: es indispensable realizar mantenimiento a techos, canaletas, bajantes, tanques y filtros con mucha frecuencia.