XVI SNHH - Reutilización de aguas domésticas

Reutilización de aguas domésticas
Francisco Jaime Mejia Garcés
Ingeniero Civil
Profesor de Hidráulica EIA y U. de M.
Grupo de Investigación GABiS
Gestión del Ambiente para el Bienestar Social
Escuela de Ingeniería de Antioquia
pffmejia@eia.edu.co
Paola Andrea Isaza Restrepo
Ingeniera Civil
Universidad de Medellín
Sebastian Aguirre Henao
Ingeniero Civil
Universidad de Medellín
Carlos Andrés Saldarriaga Vélez
Ingeniero Civil
Universidad de Medellín
Preparado para presentación en el
XVI Seminario Nacional de Hidráulica e Hidrología
Sociedad Colombiana de Ingenieros
Sociedad de Ingenieros del Quindío
Universidad del Quindío
Corporación Autónoma Regional del Quindío
Armenia 29, 30 y 31 de octubre de 2004
Resumen
Durante esta investigación se construyó y operó un sistema para adecuar las aguas grises de uso
doméstico que provienen de duchas, lavamanos, lavaderos y lavadoras de manera que puedan reutilizarse
en las mismas viviendas que las produjeron. Se transportan a un clarificador y a dos filtros y por bombeo
automático a un tanque que distribuye el agua por gravedad a la cisterna del inodoro, el lavadero, la
lavadora y el riego de jardines.
Los ensayos de calidad del efluente satisfacen las normas para agua doméstica no potable y la
simulación de volumen reutilizado y de costos de operación del sistema permiten concluir:

El sistema de reutilización de aguas domésticas le retornan al usuario ahorros del 49% del volumen de
agua consumida en el hogar y al mismo tiempo contribuye con la preservación del medio ambiente y con
el uso racional del agua.

Los indicadores de calidad evaluados en el agua filtrada que va a reutilizarse en los hogares permiten
concluir que el olor, el color, los detergentes, la materia orgánica, la dureza y los sólidos se remueven lo
necesario para permitir su reutilización en la cisterna del inodoro, el lavadero, la lavadora, el riego de
jardines y el lavado de pisos.

El sistema permite recuperar los gastos de instalación y de operación y mantenimiento. El usuario
recupera la inversión en un tiempo que depende del estrato de la vivienda. Este período es más corto en
la medida que el consumo o la tarifa se incrementan
Sistema de reutilización de aguas domésticas
En este proyecto de investigación se propone un sistema para tratar las aguas grises de uso doméstico
que provienen de duchas, lavamanos, lavaderos de ropa y lavadoras. Para la depuración de esta agua gris
se implementó un sistema que consta de tres tanques, dos filtros y un sistema de bombeo, el primer tanque
es un clarificador donde se realiza un primer tratamiento de coagulación y sedimentación, el segundo es un
tanque donde se almacena el agua proveniente del primer tratamiento y mediante un sistema de bombeo el
agua se pasa por el filtro de grava, arena y antracita y después por un filtro de carbón activado hasta llegar
al tercer tanque que se encarga de recibir el agua tratada por el sistema y distribuirla por gravedad a la
cisterna del inodoro, el lavadero de ropa, la lavadora, el lavado de carros y el riego de jardines.
Los resultados de los ensayos de la calidad del agua tratada muestran que es adecuada para su
reutilización en el hogar.
El sistema de reutilización de aguas domésticas permite ahorrar el 49% del volumen de agua potable,
aprovechándola de una manera económica y eficaz.
Justificación y objetivos de la reutilización del agua
El agua dulce mundialmente disponible no está equitativamente distribuida en el mundo, ni en todas las
estaciones del año, ni de año a año. En algunos casos el agua no está donde se requiere, ni en cantidad
suficiente. En otros casos se tiene demasiada agua en el lugar equivocado y cuando no hace falta.
Colombia enfrenta problemas de escasez relativa que se reflejan en la incapacidad de abastecer la
demanda en varias cuencas, especialmente en meses secos. Esta situación se manifiesta en conflictos
crecientes entre usuarios por la no disponibilidad del recurso y en la falta de acceso para algunos sectores
sociales.
Esta crisis ha sido consecuencia de la visión arraigada en la cultura sobre la presunción de una
disponibilidad ilimitada de recursos, sumada a la acelerada deforestación que menoscaba la capacidad de
retención y regulación del recurso. Adicionalmente, el agua se ha utilizado como sumidero final de los
residuos de las actividades productivas y de los asentamientos humanos, lo que afecta de manera severa el
potencial productivo de recursos naturales.
Se traza como objetivo encontrar un sistema de tratamiento de aguas grises que proporcione agua apta
en algunos usos en el hogar, con una operación simple y a costos razonables.
Sistema de tratamiento
El sistema de reutilización de aguas domésticas recibe las aguas grises de la ducha, el lavamanos, el
lavadero de ropa y la lavadora. El tratamiento del agua comienza con la separación de la red interna del
alcantarillado. El efluente de aquellos usos donde se produce agua jabonosa se lleva al sistema de
reutilización, mientras los demás usos continúan conectados al alcantarillado público. El agua recolectada se
entrega al tanque clarificador, donde ocurren los procesos de coagulación y sedimentación, a este tanque se
tiene adaptado un dispositivo para entregar la dosis óptima de sulfato de aluminio necesario para el proceso,
el agua pasa de allí a dos filtros: el primero de grava, arena y antracita y el segundo de carbón activado. El
efluente se bombea al tanque distribuidor que se encarga de abastecer a la cisterna del inodoro, el lavadero,
la lavadora, el riego de jardines y el lavado de carros. A continuación se muestran los esquemas de
laboratorio y de servicio en un edificio.
Valvula de regulación
Valvula de succión
Flotador
1500
Valvula de
no Retorno
Conexión de agua potable
1700
600
400
Muestreo y calidad del efluente
El muestreo se hizo según las Normas Técnicas Colombianas NTC-ISO 5667-2, NTC-ISO 5667-3 y NTCISO 5667-5. La calidad del efluente se examinó según las normas de calidad del agua potable establecidas
en el decreto 475/98. En las tablas 1 a 4 se reportan los valores registrados para los principales indicadores
de la calidad del agua cruda, proveniente de la recolección doméstica separada y del agua tratada con el
sistema propuesto.
Tabla 1. Color, turbiedad y pH del agua cruda y tratada
ENSAYO
1
2
3
4
5
6
Color (UNC)
Agua
cruda
10
10
10
10
10
10
Agua
tratada
con Al2SO4
<5
<5
<5
<5
<5
<5
Turbiedad (UNT)
Agua
cruda
225
400
190
280
220
320
Agua
tratada
con Al2SO4
6
1
1
1
1
1
pH
Agua
tratada
Agua
con
cruda Al2SO4
8.47
6.58
8.37
6.7
7.13
6.83
8.85
6.96
7.35
7.03
7.32
7.23
Tabla 2. Sólidos totales, suspendidos y disueltos en agua cruda y tratada
ENSAYO
1
2
3
4
5
6
Sólidos totales
Agua
cruda
(ST/L)
0,794
0,968
0,984
0,996
1,284
0,868
Agua
tratada
con
Al2SO4 Remoción
(ST/L)
(%)
17.38
0,656
30.99
0,668
41.67
0,574
42.97
0,568
50.78
0,632
25.81
0,644
Sólidos suspendidos
Agua
cruda
(SS/L)
0,180
0,160
0,220
0,190
0,125
0,112
Agua
tratada
con
Al2SO4 Remoción
(SS/L)
(%)
93.33
0,012
87.5
0,020
100
0,000
100
0,000
98.4
0,002
98.21
0,002
Sólidos disueltos
Agua
cruda
(SD/L)
0.614
0.808
0.764
0.806
1.159
0.7555
Tabla 3. Demanda química de oxígeno del agua cruda y tratada - Concentración
ENSAYO
DQO
1
2
3
Concentración
Concentración Absorvancia
DQO (ppm)
Absorvancia
DQO (ppm)
Agua
Agua cruda
cruda
Agua tratada
tratada
238
0.024
88
0
433
0.063
118
0
648
0.106
123
0.001
Agua
tratada
con
Al2SO4 Remoción
(SD/L)
(%)
4.89
0.644
19.8
0.648
24.87
0.574
29.53
0.568
45.64
0.63
15.02
0.642
4
5
6
753
1348
1363
0.127
0.246
0.249
133
143
173
0.003
0.005
0.011
Tabla 4. Demanda química de oxígeno del agua cruda y tratada - Reducción
ENSAYO
DQO
1
2
3
4
5
6
Absorvancia Absorvancia
Agua
Agua
% de reducción
cruda
tratada
de materia orgánica
0.024
0
100
0.063
0
100
0.106
0.001
99
0.127
0.003
98
0.246
0.005
98
0.249
0.011
96
Los indicadores de calidad evaluados en el agua tratada por el sistema muestran que el olor, el color,
los detergentes, la materia orgánica, la dureza y los sólidos se removieron lo suficiente para que el agua
pueda usarse en la cisterna del inodoro, el riego de jardines, el lavado de pisos y aseo general de la
vivienda, lavado de vehículos, lavado de fachadas y áreas comunes de las unidades residenciales.
Costos del sistema
El sistema se modela numéricamente para su instalación en un edificio de cinco pisos con cuatro
apartamentos por piso, para un total de veinte apartamentos en el edificio. Las tablas 5 y 6 indican las
proporciones típicas del consumo típico de agua en el hogar y el volumen resultante en la vivienda y en el
edificio.
Tabla 5. Distribución del consumo por hogar
Actividad
Consumo
(%)
Volumen
Volumen a
Volumen
Volumen
Volumen
recogido
reutilizar
recogido
reutiliza-
residual
(%)
(%)
( l/d )
do ( l/d )
( l/d )
36%
0
240
207
0
Sanitario
36%
Higiene corporal
31%
31%
Lavado de ropa
14%
14%
14%
93
93
8%
4%
8%
27
53
0
0
Riego de jardines,
lavado del carro y
limpieza de la
vivienda
Lavado de utensilios
7%
47
de cocina y vajilla
Bebida y
4%
alimentación
Total
100%
49%
58%
0
0
27
327
387
73
Tabla 6. Distribución del consumo en edificio
Volumen recogido en el
Volumen recogido en el
hogar (l/día)
edificio (l/día)
0
0
Higiene corporal
207
4.133
Lavado de ropa
93
1.867
27
533
0
0
0
0
327
6.533
Actividad
Sanitario
Riego de jardines, lavado del carro y
limpieza de la vivienda
Lavado de utensilios de cocina y
vajilla
Bebida y alimentación
Total
Las tablas 7 y 8 muestran el ahorro mensual en acueducto y alcantarillado en el edificio modelo y, en la
tabla 9, el costo de operación del sistema en tres ciudades de Colombia, en pesos de junio de 2004.
Tabla 7. Ahorro mensual de acueducto ($/edificio)
ESTRATOS
MEDELLÍN
CARTAGENA
BOGOTÁ
1
55.804
68.632
75.959
2
72.617
82.829
117.237
3
140.679
123.006
197.547
4
140.679
156.373
213.620
5
168.813
187.649
257.705
6
168.813
187.649
288.183
Tabla 8. Ahorro mensual de alcantarillado ($/edificio)
ESTRATOS
MEDELLÍN
CARTAGENA
BOGOTÁ
1
40.301
40.401
49.877
2
51.306
48.637
71.800
3
100.828
68.360
115.795
4
100.828
93.209
121.568
5
120.994
111.850
146.695
6
120.994
111.850
175.457
Tabla 9. Costo de la energía mensual consumida por el sistema ($/edificio)
ESTRATO
MEDELLÍN
CARTAGENA
BOGOTA
1
2.662,7
3.153,8
4.692,8
2
2.662,7
3.153,8
4.692,8
3
3.195,1
3.784,6
4.692,8
4
3.195,1
3.784,6
5.631,5
5
3.195,1
3.784,6
5.631,5
6
3.195,1
3.784,6
5.631,5
Costo de instalación del sistema
La tabla 10 muestra el costo de instalación en una edificación nueva.
Tabla 10. Costo de instalación del sistema
MATERIALES
Unidad
Cantidad
Valor Total
Tubería y accesorios
ml
20
440.000
Clarificador
un
1
1’200.000
Filtro de grava, arena y antracita
un
1
750.000
Purificador
un
1
950.000
Dosificador por gravedad
un
1
120.000
Bomba
un
1
300.000
Tanque de almacenamiento de 3000 l
un
2
1’266.720
Flotador para activación bomba
un
2
120.000
Total
5’146.720
El costo calculado corresponde a un edificio de veinte apartamentos, por lo tanto la contribución unitaria
es de 257.336 $/apartamento como inversión inicial para la instalación.
Ahorro total por el sistema de reutilización de aguas domésticas.
Las tablas 11 a 13 muestran el ahorro total derivado de la instalación del sistema en tres ciudades de
Colombia y en la tabla 14 se indica la estimación del tiempo de recuperación de la inversión según el estrato
socioeconómico.
Tabla 11. Ahorro de costos en Medellín ($/mes.edificio)
Estrato
Ahorro en
Ahorro
Costo
Costo sulfato
Ahorro
acueducto
alcantarillado
energía
Aluminio
total
1
55.804
40.301
2.663
35.280
58.162
2
72.617
51.306
2.663
35.280
85.980
3
140.679
100.828
3.195
35.280
203.032
4
140.679
100.828
3.195
35.280
203.032
5
168.813
120.994
3.195
35.280
251.331
6
168.813
120.994
3.195
35.280
251.331
Tabla 12. Ahorro de costos en Cartagena ($/mes.edificio)
Ahorro en
Ahorro
Costo
Costo sulfato
Ahorro
acueducto
alcantarillado
energía
Aluminio
total
1
68.632
40.401
3.154
35.280
70.599
2
82.829
48.637
3.154
35.280
93.032
3
123.006
68.360
3.785
35.280
152.301
4
156.373
93.210
3.785
35.280
210.517
5
187.649
111.850
3.785
35.280
260.434
6
187.649
111.850
3.785
35.280
260.434
Estrato
Tabla 13. Ahorro de costos en Bogotá ($/mes.edificio)
Ahorro en
Ahorro
Costo
Costo sulfato
Ahorro
acueducto
alcantarillado
energía
Aluminio
total
1
75.959
49.877
4.693
35.280
85.863
2
117.237
71.799
4.693
35.280
149.064
3
197.547
115.795
4.693
35.280
273.370
4
213.619
121.568
5.631
35.280
294.276
5
257.705
146.695
5.631
35.280
363.488
6
288.183
175.457
5.631
35.280
422.729
Estrato
Tabla 14. Tiempo de recuperación de la inversión (años)
Estrato
Bogotá
Medellín
Cartagena
1
5,00
7,37
6,08
2
2,88
4,99
4,61
3
1,57
2,11
2,82
4
1,46
2,11
2,04
5
1,18
1,71
1,65
6
1,01
1,71
1,65
Conclusiones

El sistema de reutilización de aguas domésticas le permite al usuario ahorrarse el 49%
(6.533 L/día.edificio) del agua que consume en el hogar y al mismo tiempo contribuye con la
preservación del medio ambiente y con el uso racional del agua.

Los indicadores de calidad evaluados en el agua tratada que ha de reutilizarse en los hogares
muestran que el olor, el color, los detergentes, la materia orgánica, la dureza y los sólidos se
removieron a valores que la hacen apta para su uso en la cisterna del inodoro, el riego de jardines,
el lavado de pisos, el aseo general de la vivienda, y el lavado de vehículos, de fachadas y de áreas
comunes de las unidades residenciales.

El sistema genera ahorros que pagan la inversión inicial y el mantenimiento periódico. Se recupera
la inversión en un tiempo que depende del estrato socioeconómico y de la intensidad de uso del
servicio de agua.
 Este sistema es más viable para un edificio o un conjunto residencial que para una sola residencia,
aunque sigue siendo ambientalmente bienvenido.
 El agua cumple con las condiciones exigidas por la ley colombiana para la reutilización de aguas
residuales domésticas, por lo tanto el sistema cumple con todos los objetivos trazados al inicio de
este proyecto, dándole seguridad y confiabilidad al usuario para utilizar esta agua en los usos
establecidos por el proyecto.
 Un estudio de desinfección del agua permitirá mostrar cómo se puede potabilizar, aunque esto exija
un control más riguroso para la operación del sistema.
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