Sumario

29 sistemas de Captación de Agua de Lluvia fueron instalados en la comunidad de Dr. Mora. Los sistemas, además de presentar un alto porcentaje en el ahorro de gasto público, retrasan el flujo hidrológico, reduciendo la probabilidad de inundación en periodos de retorno así como de garantizar la contingencia de agua y dinamización económica con los propósitos de agricultura. Fueron calculados con el método de Dotación Máxima Permisible (d.m.p), elaborado por el autor corresponsal del método Roger Gregorio Quiñones Esparza, apoyado en acorde a las especificaciones de la Asociación Americana de Sistemas de Captación de Agua de Lluvia, ARCSA por sus siglas en inglés. Se diseñó bajo el principio de subsidiariedad, considerando la cuenca como unidad de análisis, y se simuló gráficamente en un periodo de 3 años con el programa Water Evaluation and Planning System a fin de combatir los efectos de la crisis del agua en 2030. En conclusión, los Sistemas se posicionan como un indicador de gestión de riesgo que resuelve parcialmente los problemas de estrés hídrico y recursos económicos como clave de inclusión a través de la cultura.

 

1. Problema  

La comunidad El Carmen, del municipio Dr. Mora, se encuentra a 21°08´33´´N 100°19´09´´O / 21.1425, 100.319166667 en el estado de Guanajuato, México; desde su asentamiento irregular, según estudios en 2018, ha sufrido desabasto de agua dado a la limitación de los recursos económicos propios de los habitantes. En cuanto a su disposición hídrica, se encuentran dos lagos superficiales que son aprovechados y llevados en conducción hacia un tanque de regulación de tan solo 10 metros cúbicos, con un bombeo escaso de 4 horas a partir de las 6 de la mañana, y problemas en la designación de la red de distribución. Se estima que el 80% de la población de estudio se encuentran estresados por las condiciones hídricas, repercutiendo en la producción y subsistencia ganadera y agrícola.

 

2. Objetivos 

2.1 Objetivo General 

Determinar el costo beneficio y ahorro ecológico y económico que implica el uso del Sistema de Captación de Agua de Lluvia, bajo el método de consumo máximo permisible, para el abastecimiento de agua en los baños y sistemas de riego en la comunidad El Carmen, Guanajuato (México). 

2.1.1 Objetivos específicos  

  1. Determinar la Dotación máxima permisible
  2. Estimar la eficiencia de los SCALL en función a la variabilidad hidrológica
  3. Estimar el ahorro de Gasto Público
  4. Estimar la inversión inicial y periodo de recuperación de inversión pública y privada

3. Hipótesis 

(ho) los Sistemas De Captación de Agua de Lluvia (SCALL) para fines agrícolas logran un ahorro de Gasto Público Medio arriba del 50% y permite el uso libre de, al menos, 18, 434, 325 litros solventando el 100% de la inversión pública y privada en 3 años.

(hn) los Sistemas De Captación de Agua de Lluvia (SCALL) para fines agrícolas logran un ahorro de Gasto Público Medio arriba del 50% y permite el uso libre de, al menos, 18, 434, 325 litros solventando el 100% de la inversión pública y privada en 3 años.

(hc) los Sistemas De Captación de Agua de Lluvia (SCALL) para fines agrícolas logran un ahorro de Gasto Público Medio arriba del 60% y permite el uso libre de, al menos, 18, 434, 325 litros solventando el 100% de la inversión pública y privada en 2 años.

 

4. Metodología  

4.1 Potencial de Captación 

La comunidad El Carmen tiene un clima bastante similar a la capital del estado (temperatura, humedad y precipitación media alrededor de 1526 mm, como se muestra en la (Tabla 1) comparado con la precipitación media anual de otras comunidades más áridas y calientes de la misma entidad federativa, las cuales son de alrededor de 600 mm). La comunidad El Carmen tiene amplias áreas para explotar la producción agrícola y ganadera (pudiendo aportar un 16% del total de todas las granjas y zonas de cultivo de Guanajuato). Por eso un número de granjas y pequeñas zonas agrícolas se asentaron en esa provincia con Sistemas de Captación de Agua de Lluvia para esos propósitos, y los datos utilizados en ese estudio se recogen en 29 prototipos, las cuales fueron estimados con el método de Dotación Máxima Permisible (d.m.p.) usando fórmulas simples presentadas por el ARCSA, el Potencial de Captación (POTCALL) y por el autor. Donde POTCALL es el producto de la dimensión del área de captación –en este caso de dimensión variable por cada prototipo-, dada su coeficiente de escurrimiento (igual a 85% que representa techo de losa de concreto terminada según el Reglamento de Obras Públicas y derivados de la construcción) y afectada por la precipitación media en un tiempo X según requiera su cálculo (para este estudio en unidades de mes y año)- sumados la probabilidad de que ocurra dicho evento hidrológico en los 3 años de diseño (igual a 100, 75 y 120% respectivamente).

 

 

4.2 Método de Dotación Máxima Permisible para el Diseño de tamaño de Almacenamiento 

Se estima en dos pasos: El primero analiza el Potencial de Captación de Agua de Lluvia en un año, dividiéndose entre el número de usuarios y el número de días que componen un año. Cada caso se analizó por individual y en total se incluye un censo de 29 casas a la redonda, 259 usuarios finales que conforman al poblado El Carmen, Dr. Mora, Guanajuato (México).

4.3 Dimensión de almacenamiento

Entonces decimos que el segundo paso se estima pensando esta nueva demanda multiplicada por el periodo de sequía más largo (en días), y ahí es el tamaño del almacenamiento.

4.4 Volumen de tanque 

Asignamos dicho nombre al cambio de almacenamiento que existe en el tanque de diseño una vez que se analiza la ocurrencia hidrológica y el funcionamiento del Sistema por mes. Donde el POTCALL es el Potencial de captación (variable según el caso de cada prototipo), d.m.p. es la dotación máxima permisible, n = número de personas y ∆𝑥 𝑡. 𝑎. 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜, es el volumen de tanque.

4.5 Agua reingresada al acuífero

Es la cantidad de agua de un SCALL, dado la temporada más lluviosa de diseño en la que la cantidad de agua que ingresa versus la demanda, supera la capacidad de almacenamiento. Dónde: la d.m.p. es la Dotación máxima permisible, n = número de usuarios, t.a.= tamaño de almacenamiento. Para este caso de estudio está suma total ascendió a 2,538,246 litros.

4.6 Agua Suplementaria

Es el agua que un SCALL requiere para garantizar la d.m.p. para los tiempos de diseño. Se entiende como la resta de la demanda producida al ingreso de agua de lluvia, en un mes, y, donde el resultado, de ser negativo, se debe a la cantidad de agua que necesitamos para garantizar la demanda de diseño. El agua total suplementaria para este caso de estudio sumados los 29 prototipos ascienden a 2,650,733 litros, esto es 2,650.73 m3.

4.7 Evaluación de eficiencia

Dado que la eficiencia de un SCALL está en función de la probabilidad de que ocurra la media estadística de un fenómeno hidrológico, la D.m.p. no será satisfecha, sino hasta notar que el agua suplementaria es igual a 0. De ser ese caso, diremos que un SCALL cumple sus propósitos de diseño en un 100%.

4.8 Porcentaje de Disminución del Gasto Público

Se da por las anteriores operaciones del que el resultado merma en ⧍x D.m.p. a razón de la dotación per cápita de diseño según CONAGUA donde ∆𝑥 𝐺. 𝑃. es el cambio de gasto público, ⧍x D. m. p es el aumento real en la d.m.p. y la Dot. CONAGUA es la cantidad de agua per cápita de diseño asignada por zonas (igual a 130 litros para este caso de estudio). Por medio del programa de Water Evaluation & Planning System, se realiza de forma gráfica el comportamiento de los Sistemas de Captación de Agua de Lluvia para ser analizados en eficiencia y ahorro de gasto público. Un área de captación de 250 metros cuadrados, en las condiciones de estudio señaladas, con una d.m.p. de 222 litros por persona por día y una cisterna promedio por prototipo de 30 m3, en promedio, puede garantizar el agua durante más de 6 meses al año, tal como es ilustrativa la (Gráfica 1). En ese mismo sentido se hacen las simulaciones para los 29 prototipos instalados, es decir, se obtienen 29 gráficas similares respondiendo a sus particularidades.

 

 

 

4.9 Evaluación de Eficiencia y ahorro de gasto público

En el efecto de la simulación, se observa el rendimiento de cada sistema analizado en la (Tabla 2). En este último se establece la dotación máxima permisible, la cantidad de agua suplementaria que se necesita para garantizar la misma, así como el comportamiento de eficiencia. Cada caso es diferente en cuanto a la demanda y dimensión del área de captación, por lo que el rendimiento y eficiencia puede y no satisfacer las necesidades reales dependiendo de cada particularidad. La eficiencia entonces se le atribuye a la capacidad de un SCALL de mantener su d.m.p. de diseño, mientras que el ahorro de gasto público pudiera ser estimado desde el principio, de forma tácita. Para estos casos entendimos que, a mayor d.m.p. real, es también el ahorro de gasto público. Por eso es necesario entender que la eficiencia si está directamente relacionada al gasto público, pero que un porcentaje no significa que será directamente proporcional al ahorro público.

 

 

5. Resultados 

 

Queda decir que 18 sistemas cumplen una eficiencia arriba del 90%, 3 sistemas arriba del 100%, 3 del 40 al 55%, y el resto en operación de entre 70 a 87%- Sin embargo, 16 sistemas presentaron un ahorro de gasto público arriba del 50% con un máximo del 160% como se muestra en la (Tabla 3). Esto significa que, si bien la eficiencia está directamente relacionada al ahorro de costo beneficio, no es el primer pilar de que ocurra una meta en el ahorro de gasto público, por lo que se recomienda analizar las dimensiones a las que se le asigna el área de captación.

 

6. Conclusión 

El resultado de las simulaciones nos deja apreciar que la media del ahorro del gasto público de las particularidades de cada SCALL instalado pude decirse que está en un 62%. Lo que significa que a 130 litros per cápita se le resta el 62%, es decir, 80 litros, que en diferencia se estiman 49.4 litros per cápita para una nueva consideración de gasto en el diseño del Sistema de Abastecimiento de Agua Potable de la Comunidad. Lo anterior también deja conclusiones de ahorro económico al pensar en el suministro al usuario –señalado en el porcentaje- en donde se considera el ahorro de consumo diario total de 20,875.4 litros o 20.875 metros cúbicos de ahorro diario, sumados en 365 días que hacen 7,619,521 litros anuales o 7,619.521 metros cúbicos y, siendo que el precio de metro cúbico está designado por 12 pesos (c / m3) para los usuarios, pensamos sustancialmente que el ahorro neto en un año es de $274,130.25 pesos mexicanos (Tabla 5) mismo que al pensarlo en una carga distribuida parcial (esto es sin considerar particularidades y adelantarnos a las conclusiones) por las 29 casas, cada casa genera un ahorro de $9,451.54 pesos mexicanos, en promedio, todo lo anterior en cifras teóricas y estimadas para 3 años. Se conoce que la producción del m3, según estimaciones del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado del Municipio Dr. Mora, se encuentra en $2.34 pesos mexicanos, por lo que su ahorro en producción será de $53,455 y un nuevo Gasto de $35,061.00 Se sabe que la inversión pública fue de $534.860.00 pesos mexicanos, que corresponde al 24% de la inversión total que es de $2,175,000.00 al condicionarse una amortización privada del 25% de inversión, que es en promedio $17,500,00 por usuario. Diremos que el usuario puede pagar dicha fianza en 6 años, mientras que el programa estatal recupera su inversión en 3 años. Con lo anterior diremos que el sistema cubre la inversión, pública y privada, en 730 días o 2 años de uso del SCALL tal como aconseja la (Tabla 4).

 

 

 

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