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La Bomba de Mecate en Abastecimientos de Agua y su aplicación para la Seguridad

Alimentaria José Antonio Pérez González

Ingeniero técnico industrial

Grupo de Cooperación Sistemas de Agua y Saneamiento para el Desarrollo

Primeras Jornadas Internacionales sobre Bombas Manuales y de Ariete

ETSIDI – UPM

28 de Noviembre de 2013


1. Introducción. La Seguridad Alimentaria

2. Justificación

3. Identificación

4. Bomba de Mecate

5. Aplicación de riego por goteo

6. Cálculos

7. Estimación de los costes de instalación y construcción

1. Identificación. La seguridad Alimentaria


Existe si todas las personas en todo momento tienen acceso

físico o económico a alimentos nutritivos, inocuos y

suficientes para satisfacer las necesidades dietéticas y de su

preferencia para una vida activa y saludable (FAO)

La inseguridad Alimentaria suele ir acompañada de:

• Pobreza energética

• Enfermedades crónicas

• Falta de acceso a agua y saneamiento mejorado

POBREZA MULTIDIMENSIONAL



2. Justificación

3. Identificación

4. Bomba de Mecate


6. Cálculos


2. Justificación


Acceso al agua (OMS, 2003)

Nivel de servicio Medición del acceso Necesidades satisfechas

Sin acceso. inferior a 5

litros por persona y día Más de un kilómetro o 30 minutos

No se puede asegurar el consumo. La higiene no

es posible a no ser que se practiquen fuentes

Acceso básico, 20 litros

por persona y día

Entre 100 metros y un kilómetro o

entre 5 y 30 minutos

El consumo debería estar asegurado. Lavado de

manos y la higiene básica de alimentos; la colada

y el baño resulta difícil de asegurar

Acceso intermedio. litros

por persona y día

Un grifo a un radio de 100 metros

o 5 minutos

Consumo asegurado; higiene básica personal y de

alimentos , colada y baños asegurados

Acceso óptimo. 100 litros

por persona y día

Agua suministrada de forma

continua a través de múltiples

grifos

Todas las necesidades cubiertas

Objetivos de Desarrollo del Milenio

Meta 14: Reducir a la mitad, para 2015, la proporción de personas sin

acceso sostenible al agua potable y a servicios básicos de saneamiento

Enfoque Basado en Derechos Humanos

2. Justificación


Conferencias internacionales relacionadas con el agua

1977 Conferencia de las Naciones Unidas sobre el agua. Mar del Plata

1981-1990 Década Internacional del Agua Potable y el Saneamiento

1992 Conferencia Internacional sobre el Agua y el Medio Ambiente. Dublín

Cumbre Mundial sobre Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible. Río de Janeiro

1994 Conferencia Ministerial sobre Suministro de Agua Potable y Saneamiento Ambiental. Noordwijk

Cumbre Mundial sobre Población y Desarrollo. El Cairo

1997 Primer Foro Mundial del Agua. Marrakech

1998 Conferencia Internacional sobre Agua y Desarrollo Sostenible. París

2000 Segundo Foro Mundial del Agua. La Haya

Cumbre del Milenio. Objetivos de Desarrollo del Milenio

2001 Conferencia Internacional sobre el Agua Dulce. Bonn

2002 Cumbre Mundial sobre Desarrollo Sostenible. Johannesburgo

2003

Año Internacional del Agua Dulce

Tercer Foro Mundial del Agua. Kyoto

Primer Foro Alternativo del Agua. Florencia

2005 Segundo Foro Alternativo del Agua. Ginebra

2006 Cuarto Foro Mundial del Agua. México

2008 Año Internacional del Saneamiento

2009 Quinto Foro Mundial del Agua. Estambul

2005-2015 Década Internacional del Agua: Agua para la Vida

Década Educación Desarrollo Sostenible



2. Justificación

3. Identificación

4. Bomba de Mecate


6. Cálculos


3. Identificación


Estado de la alimentación y agricultura a nivel global

3. Identificación


Estado del acceso al agua y al saneamiento

3. Identificación


Mozambique

Distribución de la población

Ed

uca

ció

n

VIH

3. Identificación


Árbol de Problemas

Falta de capacidad y autonomía

Analfabetismo

Falta de recursos familiares

Familias muy numerosas

Cultura

Poligamia

Adopciones expontáneas

Largas distancias hasta las escuelas

Falta de tiempo (niñas)

Recolección de agua

Cuidado de hermanos y

ancianos

Cuidado de los animales

domésticos

Infraestructuras

Falta de escuelas

Profesorado insuficiente

Falta de material

3. Identificación


Árbol de Problemas

Desnutrición

Falta de alimentos

Falta de medios

Herramientas Falta de

agua

Sistemas de riego

inadecuados

Clima extremo

Cultivos inadecuados

Alto coste de

producción

Baja productividad del terreno

Falta de insumos

Cultivos inadecuados

Técnicas poco

eficientes

Familias muy numerosas

Cultura

Poligamia

Adopciones espontáneas

3. Identificación


Árbol de Problemas

Elevada mortalidad materno-

infantil

Mortalidad en el parto

Infecciones

Falta de atención

especializada

Falta de agua

Falta de saneamiento

Falta de atención

Largas distancias

Centros de salud sin

energía eléctrica

Mortalidad antes de los cinco años

Diarreas

Falta de agua


Desnutrición crónica

3. Identificación


Árbol de Problemas

Enfermedades

VIH / SIDA

Falta de tratamiento

Higiene inadecuada

Falta de agua Falta de

saneamiento

Falta de retrovirales

Escasa prevención

Falta de educación

sexual

Falta de prevención

en las relaciones

Malaria


Escasa prevención

Fallos en los puntos de

agua

Educación preventiva insuficiente

Puertas y ventanas

Tuberculosis

Escasa prevención

Educación preventiva insuficiente

Higiene inadecuada

Falta de

agua


Falta de vacunas

3. Identificación


Árbol de Soluciones

Empoderamiento capacitación

Escolarización

Mayores recursos familiares

Familias menos

numerosas

Cultura

Empoderamiento de las mujeres

Servicios sociales

Escuelas más

próximas

Más tiempo (niñas)

Puntos de agua

próximos

Menos enfermedades

Animales atendidos por padres

Infraestructuras

Más escuelas

Más profesores

Más material

3. Identificación



Dieta equilibrada

limentos suficientes

Dotación de medios

Herramientas Mejor uso del

agua y abastecimiento

Riego por goteo

Técnicas adaptadas

al clima

Cultivos adaptados

al clima

Organización en

cooperativas

Mayor productividad

del terreno

Empleo de ínsumos locales

Cultivos de mayor

rendimiento

Rotación de

cultivos

Familias menos

numerosas

Cultura

Empoderamiento de las mujerees

Servicios sociales

3. Identificación



Menor mortalidad materno-infantil

Menor mortalidad en el

parto

Menos infecciones

Más médicos

Abastecimiento de agua

Saneamiento

Atención

Más centros

Suministro eléctrico

Menor mortalidad antes de los cinco

años

Menor incidencia

de diarreas

Abastecimiento de agua

Saneamiento

Dieta equilibrada


3. Identificación




2. Justificación

3. Identificación

4. Bomba de Mecate


6. Cálculos


Tipos de Accionamiento

4. Bomba de Mecate


4. Bomba de Mecate


Comparación entre bombas manuales

Parámetro BM-I BM-II AFRIDEV NIRA INDIA MARK

II

Costo (€) 200 - 300 375 - 400 1000,00 1100,00 2750,00

Caudal a 20

m (l/h) 1.000 - 1.500 1.000 - 1.500 900,00 1400,00 900,00

Profundidad

máxima (m) 45,00 40,00 45,00 25,00 80,00

Coste

mantenimien

to (€/año)

10,00 15,00 100,00 60,00 135,00

Reparaciones No requiere

técnico

No requiere

técnico

Requiere

técnico

Requiere

técnico

Requiere

técnico

Material Local Local Local/Importad

o Importado Importado



2. Justificación

3. Identificación

4. Bomba de Mecate


6. Cálculos


5. Aplicación de Riego por goteo


Huerto modelo Cultivo (2008) Toneladas

Cacahuetes 102.520

Arroz 87.900

Batata 566.050

Alubias 129.200

Judías 61.900

Sésamo 40.696

Girasol 3.281

Mandioca 4.054.590

Sorgo 126.300

Mijo 14.700

Maíz 1.044.100

Pimiento 71

Tabaco 46.261

Algodón 697.000

5. Aplicación de Riego por goteo


Ecuación de Hargreaves: 𝐸𝑇0 = 0,0023 (𝑡𝑚 + 17,78)𝑅𝑠

Evapotranspiración:

• Considera el agua consumido por la planta y evaporado a la

atmósfera

• Depende del tipo de cultivo y la etapa de crecimiento del mismo

• Depende del tipo de suelo, radiación solar, viento, etc

• Se toman valores basándose en datos empíricos

𝐶𝑎𝑔𝑢𝑎 = 𝑃𝑇𝑚 · 𝑆𝑇𝐶 − 𝐾𝑁𝐶

𝑛

𝑁

· 𝐸𝑇0𝑚 · 𝑆𝑁𝐶

PTm (mm) son las precipitaciones totales del mes m

STC (m2) es la superficie total cultivada

SNC (m2) es la superficie sembrada del cultivo N

KNC es el coeficiente del cultivo N en el periodo de crecimiento correspondiente al

mes m

ET0M (mm) es la evotranspiración correspondiente al mes M



2. Justificación

3. Identificación

4. Bomba de Mecate


6. Cálculos


6. Cálculos


Necesidades de bombeo mensual

Mes Pluviometría

(mm)

Consumo del riego (mm) consumo

humano (l)

consumo

animal (l) consumo

total (l)

Necesidad

de bombeo

(l) mensual cada 4 días mensual mensual

Ene 146,4 90681,045 22670,2613 8680 1705 33055,2613 32908,8613

Feb 156 6169,996 1542,499 7840 1540 10922,499 10766,499

Mar 202,2 42669,888 10667,472 8680 1705 21052,472 20850,272

Abr 122 43678,44 10919,61 8400 1650 20969,61 20847,61

May 32,4 35086,73 8771,6825 8680 1705 19156,6825 19124,2825

Jun 15 33788,85 8447,2125 8400 1650 18497,2125 18482,2125

Jul 11,3 26120,6 6530,15 8680 1705 16915,15 16903,85

Ago 7,9 2943,14 735,785 8680 1705 11120,785 11112,885

Sep 2,2 5203,8 1300,95 8400 1650 11350,95 11348,75

Oct 11,3 27226,68 6806,67 8680 1705 17191,67 17180,37

Nov 41,6 77332,56 19333,14 8400 1650 29383,14 29341,54

Dic 124,5 87306,912 21826,728 8680 1705 32211,728 32087,228

6. Cálculos


Necesidad de bombeo mensual en horas

Mes Necesidad de

bombeo (l)

Caudal (l/h) Necesidad de bombeo (h) Necesidad diaria (h)

Adulto Niño Adulto Niño Adulto Niño

Ene 32908,86 1435,27 717,64 22,93 45,86 0,74 1,48

Feb 10766,50 1435,27 717,64 7,50 15,00 0,27 0,54

Mar 20850,27 1435,27 717,64 14,53 29,05 0,47 0,94

Abr 20847,61 1435,27 717,64 14,53 29,05 0,48 0,97

May 19124,28 1435,27 717,64 13,32 26,65 0,43 0,86

Jun 18482,21 1435,27 717,64 12,88 25,75 0,43 0,86

Jul 16903,85 1435,27 717,64 11,78 23,55 0,38 0,76

Ago 11112,89 1435,27 717,64 7,74 15,49 0,25 0,50

Sep 11348,75 1435,27 717,64 7,91 15,81 0,26 0,53

Oct 17180,37 1435,27 717,64 11,97 23,94 0,39 0,77

Nov 29341,54 1435,27 717,64 20,44 40,89 0,68 1,36

Dic 32087,23 1435,27 717,64 22,36 44,71 0,72 1,44

6. Cálculos


𝑃𝑎𝑐𝑐 = 𝑀𝑇𝑚 · 𝑤𝑇𝑚 = 𝐹𝑇𝑚 · 𝑅𝑚 · 𝑤𝑇𝑚

𝐹𝑇𝑐 = 𝑇1 − 𝑇3 𝐹𝑇𝑚 = 𝑇2 − 𝑇1 𝐹𝑇𝑝 = 𝑇4 − 𝑇2

𝑇3 =𝜋∅𝑖2

4· 𝐻 · 𝛾

𝑇1 = 𝑇3 · 𝑒∝2𝑓

𝑇2 = 𝑇1 · 𝑒∝1𝑓 𝑇4 = 𝑇2 · 𝑒

∝3𝑓

𝐹𝑇𝑚 = 25,73 𝑁 𝐹𝑇𝑐 = 55,72 𝑁 𝐹𝑇𝑝 = 22,33 𝑁



2. Justificación

3. Identificación

4. Bomba de Mecate


6. Cálculos


7. Estimación de los costes


Coste sistema de impulsión

Elemento Material o

norma Cantidad Coste unitario Coste total

Tubería de impulsión 1'' PVC 20 m 0.92 18.4 Tubería de descarga 1 1/4'' PVC 15 m 1.46 21.9

Tubería del depósito 1 1/2'' PVC 1 m 1.50 1.50

Codo 45º 1'' PVC 1 0.80 0.80

Codo de abducción 1'' PVC 1 1.50 1.50

Tobera 1 1/4'' - 1'' PVC 1 0.85 0.85

Cuerda o mecate 3,2 mm de

diámetro Polipropileno 41 m 0.09 3.69

Pistón (cada 0.8 m de cuerda) Polietileno 51 0.56 28.56

Rebosadero Botella

cortada 1 - -

Pieza en forma de T PVC 1 1.04 1.04



Coste subconjunto inferior

Rueda motriz

Elemento Material o norma Cantidad Coste unitario Coste (€)

Redondo de acero corrugado 10 mm diámetro A EH - 400N 2,50 m 0,45 1,13

Lateral de rueda usada 16'' Caucho 2 - -

Chapa de espesor 3 mm Acero 3,84 m2 5,32 20,43

Cilindro de 25 mm diámetro interior y 32 mm

diámetro exterior y 110 mm longitud Acero 1 3,35 3,35

Tuerca M8 ISO 4033 2 0,06 0,12

Tornillo M8x40 ISO 4018 2 0,10 0,20

Elementos auxiliares


Polea Aluminio 1 3,12 3,12

Eje rueda motriz de 25 mm de diámetro Acero 1 2,60 2,60

Eje polea de 5 mm de diámetro Acero 1 1,25 1,25

Rodamiento Varios 2 23,30 46,60

Soporte de rodamiento Acero 2 16,20 32,40

Tuerca M5 ISO 4032 6 0,04 0,24

Arandela de 5 mm de diámetro DIN 9021 6 0,03 0,18

Estructura y protección


Perfil L de 35 mm de lado Acero 4,80 m 2,14 10,28

Chapa de espesor 2 mm Acero galvanizado 1 m2 5,68 5,68

Manivela Acero 1 10,35 10,35

Tuerca M8 ISO 4033 2 0,06 0,12

Tornillo M8 ISO 4012 2 0,09 0,18

Arandela de 8 mm de diámetro ISO 7091 4 0,07 0,28

Tornillo M10x1x50 (amarre al suelo) ISO 8676 4 0,14 0,56




Coste subconjunto superior

Rueda superior


Redondo de acero corrugado 10 mm

diámetro A EH - 400N 2,50 m 0,45 1,13

Lateral de rueda usada 17'' Caucho 2,00 - -

Chapa de espesor 3 mm Acero 3,84 m2 5,32 20,43

Cilindro de 17 mm diámetro interior y 30

mm diámetro exterior y 110 mm longitud Acero 1 3,22 3,22

Tuerca M8 ISO 4033 2 0,06 0,12

Tornillo M8x40 ISO 4018 2 0,09 0,18

Elementos auxiliares


Eje rueda superior de 17 mm de diámetro Acero 1 1,95 1,95

Eje rueda motriz de 25 mm de diámetro Acero 1 2,60 2,60

Rodamiento Varios 2 21,14 42,28

Soporte de rodamiento Acero 2 15,25 30,50

Estructura y protección


Perfil L de 35 mm de lado Acero 4,80 m 2,14 10,28

Chapa de espesor 2 mm Acero galvanizado 1 m2 5,68 5,68

Tornillo M10x1x50 (amarre) ISO 8676 4 0,14 0,56




Coste riego por goteo

Elemento Material o

norma Cantidad Coste unitario Coste (€)

tubería de 21 mm de diámetro Polietileno 45 m 16,53 16,53

Punteros (cada 0,25 m) PVC 120 0,04 4,80

Llave de paso Polietileno 2 0,67 1,34

Coste losa de hormigón

Elemento Material o

norma Cantidad Coste unitario Coste (€)

Piedra 1/4'' Grava 0,06 m3 24 1,44

Arena Sílice 0,08 m3 26 1,56

Redondo de acero corrugado 8 mm

diámetro A - EH300N 24 m 0,39 9,36

Alambre de amarre de 20 mm de

diámetro Aluminio 5 m 1,15 6,75

Cemento Varios 25 kg 4,52 4,52

Clavos Acero 30,00 0,02 0,60

Tablones Madera 4 de 2 m 5,20 20,80

Estacas Madera 8,00 0,85 6,80

Plástico protector Polipropileno 4 m2 0,30 1,20



Coste total de instalación

Elemento Coste

unitario

Coste

total (€)

Sistema de impulsión 78,24

412,70

Subconjunto inferior 139,43

Subconjunto superior 119,29

Riego por goteo 22,67

Losa de hormigón 53,03

Gracias por vuestra atención


thanks for your attention merci

pour

votre

attention

la bomba de mecate en abastecimientos de agua y su ...… · 2006 cuarto foro mundial del agua....

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