Abastecimiento de agua potable en comunidades rurales en el Chocó biogeográfico. Aplicación de tecnologías no convencionales

Abstract

El acceso al agua potable es un derecho humano que se ha convertido en un objetivo internacional. Sin embargo, algunos informes afirman que entre 800 a 1000 millones de personas carecen actualmente de acceso a agua potable. Muchas de estas personas viven en comunidades pequeñas, remotas y pobres. Los residentes de estas comunidades a menudo se ven forzados a recoger agua lluvia, o en fuentes como ríos o lagos; en la mayoría de los casos, la calidad de agua recogida suele ser pobre. Esta situación representa un alto riesgo para la salud de las personas. Las razones principales que explican la falta de agua potable en las comunidades rurales son: Ausencia de infraestructura, dificultad en la compra de productos químicos para el funcionamiento de los sistemas de tratamiento, tecnologías no adecuadas y elevados costos de operación y mantenimiento. En el presente trabajo, se evalúa la idoneidad de las tecnologías no convencionales de agua para comunidades rurales, empleando como fuente de abastecimiento el agua lluvia, evaluando la confiabilidad de suministro de agua a partir de esta fuente, las tecnologías evaluadas hacen referente a las membranas de ultrafiltración y ósmosis inversa a baja presión. Las ventajas de estas tecnologías en comparación con el tratamiento convencional del agua son que, en principio, eliminan las bacterias, los protozoos y los virus del agua sin el uso frecuente de productos químicos. Los casos de estudio que se evalúan son en comunidades rurales del Departamento del Chocó; el cual es uno de los departamentos con mayor pobreza extrema y tasa de mortalidad infantil en Colombia; las comunidades de este departamento tienen los más altos déficits de acceso al agua potable, y paradójicamente la más alta precipitación de agua lluvia promedio, entre 8000 a 10000 mm al año. En la investigación, se realizó un montaje de un proyecto piloto en una casa rural, el cual consistió en la instalación de 2 tanques de almacenamiento de agua lluvia cada uno con capacidad de 500 L, a 4 y 5 metros de altura respectivamente, utilizando como elemento clave del tratamiento, un equipo compacto de ósmosis inversa con sus unidades de pretratamiento y pos tratamiento. En este primer caso, se evaluaron los datos de precipitación de agua lluvia de los últimos 17 años de la zona de estudio, la disponibilidad de agua en el tanque al final de cada día del año 2017, la suficiencia de abastecimiento de agua lluvia con respecto a la demanda de agua para diferentes usos, los costos totales del sistema implementado, la eficiencia de operación con respecto a la cabeza hidráulica o altura de los tanques y el flujo de salida o permeado del equipo de ósmosis con respecto al tiempo. Se comprueba para un volumen de tanque construido de 1000 L, un área de 90 m2 y la precipitación diaria desde junio hasta noviembre del 2017, en el modelo de demanda constante, que a pesar que se presenta variaciones en el volumen de agua disponible en el tanque al final del día, se alcanza una buena cobertura, exactamente solo 14 de los 183 días analizados, es decir el 92.4% del tiempo los habitantes del hogar rural, en total 5 personas estarían con disponibilidad de agua para todos los usos del hogar. Con respecto al suministro de agua del equipo de ósmosis se verifica que el sistema puede ser alimentado por gravedad, a una altura de 5.m.c.a, no obstante, el rendimiento del equipo con respecto al caudal nominal es de aproximadamente 60%. Por ello, para algunas comunidades rurales con baja densidad población, que hacen difícil la utilización de economías de escalas esta alternativa de solución individual puede ser adecuada. Finalmente, se realizó una comparación de disponibilidades de agua lluvia a través de sistemas comunitario para el municipio de Sipí-Chocó y otras 10 comunidades rurales del Chocó. Para el caso del municipio de Sipí se presentó una alternativa de solución al sistema de abastecimiento actual empleando la combinación del aprovechamiento de agua lluvia y un sistema de captación de agua subterránea empleando como sistema de tratamiento la ultrafiltración y con respecto a las otras comunidades se realizó el calculó del tamaño del tanque de almacenamiento para abastecer el 90% del tiempo las necesidad de agua potable de las comunidades, 50 L/hab.día, utilizando también sistemas de ultrafiltración y comparando los costos de construcción y operación de estas tecnologías vs las tecnologías convencionales. Los datos de los sistemas convencionales fueron tomados de los resultados de un proyecto de consultoría financiado con recursos de regalías del Chocó, el cual consistió en proponer tecnologías convencionales, utilizando como fuente agua de río, para 90 comunidades rurales. Se concluyó que, con la precipitación de la zona, se requieren tanques de almacenamiento entre 20 m3 a 100 m3. Los costos de construcción de los sistemas convencionales son un 65% más altos que los sistemas alternativos de ultrafiltración con fuente de agua lluvia y los costos operativos un 60 % más elevados, por lo cual esta solución puede ser una alternativa eficaz para estas comunidades cuya cobertura de acueductos es prácticamente nula y las fuentes hídricas están frecuentemente contaminadas con mercurio y materia orgánica debido a la minería, deforestación y desechos orgánicos.

Abstract: Access to drinking water is a human right that has become an international goal. However, some 800 million people currently cannot access to safe drinking water. Many of these people live in small, remote and poor communities. Residents of these communities are often found collecting water from rivers, rains or lakes; in most cases, the quality of wáter collected is often poor. This situation represents a high risk to human health. The main reasons for the lack of clean water for rural communities are: Lack of infrastructure, difficulty in buying chemicals for the operation of treatment systems, inadequate technologies and high costs of operation and maintenance. In the present work, the suitability of non-conventional water technologies for rural communities is evaluated, especially those membranes by ultrafiltration and inverse osmosis, using rain water as a source of supply. The advantages of these technologies compared to conventional water treatment, which in principle eliminates bacteria, protozoa and water viruses without the frequent use of chemicals. The case studies evaluated are done in the rural families of the Department of Chocó; which is one of the departments with the highest extreme poverty and child mortality rate in Colombia, the communities in this department have the highest deficits in the access to potable water, and paradoxically the highest average rainfall, between 6,000 at 8000 mm per year. In the research, a pilot project was set up, which consisted in the installation of 2 rainwater storage tanks, each with a capacity of 500 L, at 4m and 5m height, in a rural house, using as key element of treatment, a compact bone reverse equipment with its pre-treatment and post-treatment units. In this first case, it is evaluated the rainfall data of the study area, the availability of water in the tank at the end of each month, the adequacy of rainwater supply based on the water demand for different uses, the total costs of the implemented system, the efficiency of the operation with respect to the hydraulic head or the heights of the tanks, the outflow or the permeate with respect to the time and quality of water obtained from the currents of raw water, and permeate. It is verified that the quality of water complies with the requirements of potable water according to WHO, besides that the system can be fed by gravity, a height of 5 m.c.a., nevertheless, the performance of the equipment with respect to the nominal flow rate is approximately 60%. Therefore, due to the low density of some rural communities, which restrict economies of scale, this alternative may be suitable for dispersed rural communities requiring individual solutions or the water quality can be saltwater or seawater. Finally, it was done a comparison of conventional technologies and the technology of rainwater harvesting using Skyhidrant ultrafiltration systems, which are low-pressured and low-cost, both cases applied to the Chocó communities. The data of the conventional systems was taken from the results of a financial consulting project with resources of royalties from Chocó, which consisted in proposing conventional technologies, using river water as main source, for 90 rural communities. It was concluded that, with the precipitation of the area, the storage tanks of 30 m3, an endowment of 100 L/hab, and taking advantage of the available collection area from the roofs of the houses, to make a community system, 100% of safe water can be supplied to the 90 rural communities of Chocó Additionally, the costs of construction of the conventional systems are 60% higher than the proposed alternative ultrafiltration systems for the use of rainwater, and costs operate 65% higher, making it an effective solution for these communities whose aqueduct coverage is practically zero and the sources are frequently contaminated by mining, deforestation and organic waste.