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AGUA INTELIGENTE PARA ESCUELAS VERDES

Sostenibilidad, Accesibilidad y Cuidado del agua, como un derecho para la humanidad

Proyecto Recolección de Agua en Escuelas de la Provincia de Chubut

Intervinientes y Aportes

Green Cross: Financiación, profesionales, Materiales y filtros para saneamiento de

aguas servidas para riego, ONG promotora del proyecto.

Ministerio de Educación del Chubut: Operarios, Transporte

GREEN CROSS

Ministerio de Educación de Chubut

Escuela N° Comunidad Población Alumnos

905 Chacay Oeste 120 56

906 El Escorial 105 48

907 Blancuntre 88 40

908 Cercanías de Telsen 112 51

917 Yalalaubat 65 30

919 Lagunita Salada 73 32

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DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Green Cross, Carlos Marschoff, Doctor en Química, Miembro del Consejo Académico de Ciencias Exactas de la UBA

El problema principal

El mundo enfrenta una grave crisis en relación con el agua. Más de 900 millones de personas

viven sin acceso al agua potable y más de 2.600 millones carecen de sistemas de cloacas. La

escasez de agua en algunas regiones del planeta y la contaminación del recurso en otras zonas

son problemas severos que requieren atención.

Las consecuencias para la salud son graves. La diarrea es la principal causa de enfermedad y

muerte en el mundo y la falta de acceso al agua potable y a los servicios básicos de

saneamiento y las malas condiciones de higiene causan casi el 90% de las muertes por

diarrea.

Acerca de la iniciativa “Agua Inteligente para Escuelas Verdes” (Smart Water for Green Schools - SWGS)

SWGS es parte del Programa de Green Cross para la Paz y la Vida y ofrece soluciones

concretas para mejorar la calidad de vida de poblaciones afectadas equipando escuelas con

sistemas de recolección de agua de lluvia, proveyendo equipo para tratamiento de líquidos

cloacales e instalando otros sistemas como perforaciones y pozos para la comunidad en

general.

Articulación con Gobiernos provinciales y nacionales aparte de otras ONG’s y pobladores

como ejemplo del trabajo conjunto en busca del bien común así como el intercambio de

acciones y recursos en un esfuerzo mancomunado caracterizan a este proyecto.

La visión del programa SWGS

El programa provee sistemas de agua potable y saneamiento y brinda educación ambiental y sanitaria a los niños y las comunidades locales en cuencas que se extienden sobre distintos países y afectan a diversas

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comunidades. SWGS contiene cuatro componentes principales

1) Equipamiento de escuelas para aprovechar el agua de lluvia

2) Proveer letrinas ecológicas

3) Provisión de más agua potable mediante pozos y perforaciones

4) Programas de educación en las escuelas

La provisión de agua y servicios de saneamiento a las escuelas involucra a los niños, sus familias y otros miembros de la comunidad en la mejora del sistema de agua y favorece que sean los niños los agentes del cambio. La reducción de enfermedades originadas en aguas contaminadas, de la mortalidad infantil y el aumento del presentismo en la escuela son beneficios directos de este programa.

El intercambio de experiencias entre escuelas y niños, que típicamente provienen de

comunidades pastoriles o de pescadores, les hace comprender la naturaleza comunitaria del

recurso. Uno de los objetivos del programa es promover, además del acceso al agua y

saneamiento, una visión compartida sobre la necesidad de conservar el recurso en todos los

niveles.

Equipamiento de escuelas para recolectar agua de lluvia

El programa SWGS apunta a construir sistemas de recolección de agua de lluvia que sean

confiables y durables. Los sistemas, muy básicos, utilizan los techos de las escuelas y de otros

sitios disponibles para capturar el agua de lluvia que se transfiere a tanques de

almacenamiento. Los alumnos y los miembros de la comunidad controlan, tratan y utilizan el

agua obtenida para diversos fines, estimulando los intereses personales y colectivos en el

sistema. La lluvia recolectada es un excelente suplemento para otras fuentes de agua,

disminuyendo la presión sobre las fuentes existentes y actuando como compensador en

momentos de emergencia.

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Provisión de más agua potable mediante pozos y perforaciones

Para asegurar un suministro de agua potable para los niños y la comunidad el programa SWGS

recupera y mejora los sistemas existentes con pozos y perforaciones adicionales en caso de

ser necesario.

Programas educativos

A través del programa SWGS se brinda educación

sanitaria y ambiental en las escuelas, incluyendo la

capacitación de docentes y otros miembros de la

comunidad y la provisión de materiales y métodos.

Descripción del proyecto en Chubut

A partir de la experiencia obtenida en otras localizaciones, Green Cross ha formulado una

propuesta de aplicación del programa SWGS en la Meseta Central de la Patagonia, área donde

su población enfrenta una de las situaciones socio – económicas más difíciles del país. En

efecto, los pobladores dependen de subsidios estatales para sobrevivir, se requiere un gran

esfuerzo en educación (el analfabetismo en la zona es de más del 25%) y los bajos niveles de

precipitaciones hacen que el agua sea un bien escaso. A esto se añade que la región sufre aún

las consecuencias de la erupción del volcán Puyehue.

El objetivo del proyecto se resume en tres ítems:

1) Equipar seis escuelas con sistemas de recolección de agua de lluvia

2) Instalación de invernaderos

3) Poner en marcha programas de educación ambiental y sanitaria en las mismas escuelas

De acuerdo con las estadísticas meteorológicas (20mm de precipitación promedio mensual) la

instalación prevista estará en condiciones de brindar en promedio unos 30 m3 mensuales de

agua recolectada lo que en las zonas elegidas equivale a unos 320 litros por mes y por

persona.

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Una instalación típica está concebida con un tanque de piso de cemento y paredes de acero

galvanizado de 10 m de diámetro y 1,80 m de alto alimentada por el agua recogida en 10

superficies plásticas de 30 m2 cada una, con una pendiente de 5° que, descargan en tanques

auxiliares y de allí es bombeada al tanque principal mediante un sistema de cañerías y filtros.

El agua recogida en el tanque principal se deriva para su uso en los invernaderos, para

contrarrestar el problema de a-vitaminosis que padecen los niños por estar solo alimentado a

base a carne y harinas.

Se identificaron seis escuelas primarias para instalar los sistemas. Esto implica proveer de los

tanques necesarios en cada escuela para recolectar el agua de lluvia y nieve en condiciones

que el agua se pueda almacenar y tratar para ser usada según los requerimientos. A estas

escuelas asisten 257 niños de edades entre los 5 y 14 años.

Duración del proyecto

Estimada en seis meses: 3 para la construcción de las instalaciones y 3 para capacitación

Escuelas y Beneficiarios del Proyecto

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Ejemplo:La aldea escolar Chacay Oeste, está ubicada a los 42º 37´33¨ latitud sur, y 68º 00´23¨

longitud oeste. Se encuentra a 31 km de Gan Gan y a 400Km de Rawson, capital de la Provincia

de Chubut. En dicha Aldea funcionan las escuelas provinciales Nº 63 y 909

Chacay Oeste se encuentra ubicada en un estrecho valle entre dos cordones de la Sierra

Chacay, tiene una conformación lineal, recostada sobre elevaciones de orientación NE-SO que

la protegen de los vientos dominantes. Clima muy frío y ventoso con veranos templados e

inviernos muy crudos y se registran intensas nevadas. Otras escuelas: El Escorial, Yalalaubat,

Lagunita Salada.

Marco Técnico

La precipitación representa un valioso recurso natural que debe aprovecharse, es una de las

opciones más reales para

proporcionar agua a aquellos que no

cuentan con este recurso.

La expresión matemática para calcular la demanda de agua es:

j = No. del mes => j = 1, ….., 12 Dj = demanda de agua en el mes j,(m3/mes/población) Nu = número de beneficiarios del sistema Dot = dotación, (L/persona/día) Nd = Número de días J = número de días del mes j

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Danual = demanda de agua para la población, j = número del mes (1, 2, 3,…, 12)

La resultante se divide por 1000 = factor de conversión de litros a m3

Cuando las precipitaciones medias mensuales sean menores de 40-50 mm y de baja

intensidad (mm/hr), se recomienda no considerarlas, sobre todo si se presentan durante las

épocas secas, ya que la cantidad y calidad del agua de lluvia no será de consideración para su

almacenamiento.

El material utilizado

en la superficie sobre

la cual se lleva a cabo

la captación del agua

de lluvia juega un

importante papel en

la eficiencia de captación, específicamente en relación con la facilidad con la que el agua fluye

sobre dicha superficie, considerando un mayor o menor, volumen de pérdidas. A partir de esta

característica se ha definido el coeficiente de escurrimiento para diferentes materiales. En el

cuadro se indican los valores del coeficiente de escurrimiento para distintos materiales.

La ecuación para calcular la Precipitación Neta (PN) es la siguiente:

PN = P . η

Donde:

PN= Precipitación Neta, (mm)

P = Precipitación, (mm)

η = Eficiencia de captación del agua de lluvia; se obtiene de multiplicar el coeficiente de

escurrimiento (Ce) por el coeficiente de captación 0.85

El área de captación es la superficie sobre la cual cae la lluvia. Se utilizan para este fin techos

de casas, escuelas, bodegas, invernaderos y laderas revestidas o tratadas con materiales que la

impermeabilizan. Es importante que los materiales con que están construidas estas

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superficies, no desprendan olores, colores y sustancias que puedan contaminar el agua pluvial

o alterar la eficiencia de los sistemas de tratamiento. La superficie debe contar con una

extensión tal, que permita captar un volumen de agua igual al estimado en la demanda, y una

pendiente que facilite el escurrimiento pluvial al sistema de conducción; es importante

mencionar que solo se debe considerar la proyección horizontal del área de captación y

expresarla en m2

Descripción tipos de áreas de captación de lluvia

Techos En general, están construidos de concreto,

aleación de lámina galvanizada y antimonio;

láminas de asbesto, lámina galvanizada y

madera; también se pueden utilizar las

superficies impermeables (canchas, patios,

estacionamientos), que no desprendan residuos

o contaminantes al contacto con el agua e

incrementen el costo del tratamiento para obtener un producto de calidad. En el caso de

techos de concreto deben limpiarse antes de impermeabilizar; si son de lámina galvanizada o

asbesto se recomienda revisar si tienen algún deterioro y en su caso sustituirlas, antes de su

impermeabilización. Además, se requiere asegurar y verificar que sus estructuras soporten el

peso de las canaletas, más el agua de lluvia.

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Para realizar las actividades anteriormente citadas, se deben obtener características y

condiciones del sitio tales como: topografía, geología, flora, historial del sitio y curvas de nivel.

Esto con la finalidad de determinar los volúmenes de excavación, relleno y compactación.

El relleno de la cisterna debe ejecutarse en capas horizontales de espesor no mayor de 20

centímetros en toda la superficie y en longitudes adecuadas. Si el material no fuese uniforme,

se debe mezclar hasta obtener la debida uniformidad y controlarse el tamaño máximo de los

elementos que integren dicho material. La compactación consiste en aplicar presión al suelo

suelto para reducir espacio poroso y vacío, aumentando su densidad aparente y en

consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad. Es importante controlar previamente el

contenido de humedad del suelo, que debe corresponder a la humedad óptima que se

determina en laboratorio (ensayo Proctor). En la mayor parte de los casos, es necesario el

empleo de maquinaria especializada como rodillo “pata de cabra” y rodillo con “ruedas

neumáticas” que ejercen presiones superiores a 9 kg/cm2

Un dato útil para el cálculo del área de captación del agua de lluvia es que por cada milímetro

de agua de lluvia que cae sobre un metro cuadrado, se obtendrá un litro de agua. No obstante,

existen coeficientes de ponderación que modifican el enunciado anterior debido a las

pérdidas en las superficies de captación causadas por el rebote del agua al caer, la absorción,

evaporación del agua y la pendiente de las superficies. En este apartado se han asignado

valores a dichos coeficientes, pero dado que su influencia depende de las condiciones de cada

lugar en particular, los valores pueden ser modificados a criterio del técnico según los

estudios previos y experiencias con que cuente

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La ecuación para calcular el área de captación es la siguiente:

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Aec = Área efectiva de captación (m2) Danual = Demanda anual (m3 PN = Precipitación Neta (m)J…n = meses cuya precipitación

media es,≥ 40 mm La determinación del tamaño del área efectiva de captación presenta el escenario cuando ya

se dispone de una superficie fija que será destinada para la captación del agua de lluvia. Tal es

el caso de techos de escuelas, casas, industrias, invernaderos o cualquier edificación en la que

se desea instalar el sistema de captación.

En este caso el razonamiento está dirigido a calcular el volumen de agua que puede ser

captado en esta superficie, y definir la capacidad para cubrir la demanda. Para determinar la

capacidad de captación se aplica la siguiente ecuación

Así por ejemplo se tiene una vivienda rural, que cuenta, con 118.23 m2, de área superficial de

captación de lluvia; tiene una demanda mensual de 4.86 m3 y una demanda anual de 58.32

m3 para 6 habitantes, con una dotación diaria de 27 litros por persona y una PN anual de

0.746 m.

Aplicando la ecuación:

Sustituyendo los datos se tiene

Danual = (118.23 m2) * (0.746 m) = 88.19 m3

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El área total de captación de agua de lluvia obtiene 88.19m3 y su demanda anuales 58.32 m3,

por lo que se dispondrá de un superávit de 29.87 m3 Si el resultado hubiera dado negativo

entonces la diferencia tendría que subsanarse con una fuente de agua adicional

Componentes

a) Captación. Techo de la edificación, que debe

tener UNA superficie y pendiente adecuadas

para que facilite el escurrimiento del agua de

lluvia hacia el sistema de recolección.

b) Recolección y conducción. Recoleta y conduce el agua recolectada por el techo hasta el

tanque de almacenamiento. Está

conformado por las canaletas que van

adosadas en los bordes más bajos del techo.

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c) Interceptor. Dispositivo de

descarga de las primeras aguas

provenientes del lavado del techo

que contienen todos los

materiales que en él se

encuentren en el momento del

inicio de la lluvia. Este dispositivo

impide que el material indeseable

ingrese al tanque de

almacenamiento y de este modo

minimizar la contaminación del

agua almacenada. El volumen de

agua resultante del lavado del techo debe ser recolectado en un tanque de plástico o cualquier

otro material pero que deben diseñarse en función del área del techo. El volumen de agua

requerido para lavar el techo y que se estima en 1 litro por m2 de techo.

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VOLUMEN TANQUE ALMACENAMIENTO

Toma como base de datos la precipitación de los 10 ó 15 últimos años. Mediante este cálculo

se determina la cantidad de agua que es capaz de recolectarse por metro cuadrado de

superficie de techo y a partir de ella se determina a) el área de techo necesaria y la capacidad

del tanque de almacenamiento, o b) el volumen de agua y la capacidad del tanque de

almacenamiento para una determinada área de techo.

Determinación de la precipitación promedio mensual; a partir de los datos promedio

mensuales de precipitación de los últimos 10 ó 15 años se obtiene el valor promedio mensual

del total de años evaluados. Este valor puede ser expresado en términos de milímetros de

precipitación por mes, o litros por metro cuadrado y por mes que es capaz de colectarse en la

superficie horizontal del techo.

d) Almacenamiento. Obra destinada a almacenar el volumen de agua de lluvia necesaria para

el consumo diario. Especificaciones siguientes:

Impermeable para evitar la pérdida de agua por goteo o transpiración,

Dotado de tapa para impedir el ingreso de polvo, insectos y de la luz solar,

Disponer de una escotilla con tapa sanitaria lo suficientemente grande como para que

permita el ingreso de una persona para la limpieza y reparaciones necesarias,

La entrada y el rebose deben contar con mallas para evitar el ingreso de insectos y

animales.

Dotado de dispositivos para el retiro de agua y el drenaje. Esto último para los casos de

limpieza o reparación del tanque de almacenamiento. En el caso de tanques

enterrados, deberán ser dotados de bombas de mano.

VENTAJAS

Ahorro porque no requiere energía para la operación del sistema.

Ahorro de tiempo en la recolección del agua.

Buena calidad físico química del agua de lluvia.

Sistema independiente y por lo tanto ideal para comunidades dispersas y alejadas.

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Genera empleo de mano de obra y materiales locales.

Mantenimiento accesible

DESVENTAJAS

Alto costo inicial

Cantidad de agua captada depende de la precipitación del lugar y del área de captación.

CISTERNAS PARA EL ALMACENAMIENTO DEL AGUA DE LLUVIA

Tanques o cisternas de ferrocemento

Estas cisternas son rápidas de construir, los materiales se consiguen fácilmente para que los

mismos usuarios las construyan. A continuación se presenta el proceso de construcción de

una cisterna de ferrocemento

Su proceso es a) y b) colocación de malla y aplanado, c) colocación de PVC para conducción del agua de lluvia y d) cisterna con tapa.

Ventajas:

De bajo costo, uso reducido de materiales, no se necesita molde, puede ser fabricado por

personas de la localidad en poco tiempo, fácil de reparar y por lo general es aceptada por la

comunidad.

Desventajas:

El agua se calienta con facilidad, la obra no puede ser interrumpida pues las capas

subsecuentes del aplanado no se adhieren suficientemente entre sí, lo cual puede ocasionar

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pérdidas de agua por filtración, este tipo de cisterna no es recomendada para zonas sísmicas,

ya que puede fracturarse, principalmente cuanto está seca.

Cisterna de concreto

En Estados Unidos de América, las cisternas de concreto se fabrican bajo condiciones

controladas, de ahí son trasladadas al sitio de instalación. La capacidad de almacenamiento es

de 5 a 35 m3; cuando las dimensiones son mayores se construyen en el sitio seleccionado. La

calidad del agua almacenada depende de los acabados realizados sobre sus paredes y el

material utilizado para impermeabilizar. Las cisternas pueden estar sobre la superficie del

suelo, enterradas o semienterradas; sin embargo, es una tecnología costosa para los países en

desarrollo

Cisternas de cemento-tabique

Son las que con mayor frecuencia se

encuentran en las zonas rurales de

México, construidas con arcilla horneada

y arena cementada

Desventajas: Son de baja flexibilidad ya que los

materiales de construcción no resisten

desplazamientos y movimientos sísmicos.

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En dimensiones mayores la construcción resulta con altos costos comparativos y mayor

cantidad de material cementante; además, necesita estructuras de soporte como cadenas,

mezcla de arena con cemento para el recubrimiento de las paredes para su

impermeabilización, el tamaño varia de 2a 30 m3

Cisterna de metal

(a)Lámina galvanizada con tornillos, (b) Estructura del techo (c) material impermeable para evitar las perdidas del agua por evaporación Es el material más utilizado en la construcción de cisternas y tanques que alma-cenan agua de lluvia. EI acero galvanizado no es resistente a la corrosión, pero es frecuentemente más resistente a la oxidación. En los tanques nuevos podría existir un exceso de zinc el cual puede afectar el sabor del agua de lluvia almacenada. Es-tos tanques deben lavarse con agua antes de usarse Tanque de polietileno Son ampliamente utilizados para el almacenamiento de agua ya que estos varían en forma, tamaño y color, pueden ser usados superficialmente ó enterrados, son fáciles de transportar e instalar, durables, flexibles, con acabados sanitarios para agua potable. Existen presentaciones de 0.5 a 25 m3 o más de capacidad.

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