PROPUESTA DE EMPRENDIMIENTO SOCIAL DE SOLUCIÓN ADAPATADA LOW-COST PARA ASEGURAR AGUA DE CALIDAD Y APTA PARA CONSUMO PARA CENTROS DE SALUD DE PAÍSES DE RENTA BAJA. Autor: González-Noaín Larrinaga, Antón Director: Navas, Ricardo Entidad Colaboradora: Universidad Pontificia Comillas RESUMEN DEL PROYECTO Introducción El acceso al agua es un derecho humano, tal y como se declaró el 28 de julio de 2010. Con la realización de esta Estación de Tratamiento de Agua Potable (ETAP) lo que se pretende es contribuir a aumentar el número de personas en el mundo con acceso al agua y saneamiento. Cada día cerca de 1.000 niños mueren a causa de enfermedades diarreicas prevenibles relacionadas con el agua y el saneamiento. Las Naciones Unidas crearon en 2015 los Objetivos de Desarrollo Sostenible para erradicar la pobreza, proteger el planeta y asegurar la prosperidad para todos. Un objetivo, entre otros, para 2030 es lograr el acceso universal y equitativo al agua potable a un precio asequible para todos. Centrándonos en nuestro país de intervención, Senegal es un estado soberano de África Occidental y se sitúa en el puesto 170 del IDH (Índice de Desarrollo Humano) de un total de 187, tratándose de un IDH bajo. Planteamos empezar a desarrollar proyectos en la región de Saint Louis, menos poblada que Dakar y que presenta características adecuadas para nuestros objetivos.
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PROPUESTA DE EMPRENDIMIENTO SOCIAL DE SOLUCIÓN
ADAPATADA LOW-COST PARA ASEGURAR AGUA DE CALIDAD
Y APTA PARA CONSUMO PARA CENTROS DE SALUD DE PAÍSES
DE RENTA BAJA.
Autor: González-Noaín Larrinaga, Antón
Director: Navas, Ricardo
Entidad Colaboradora: Universidad Pontificia Comillas
RESUMEN DEL PROYECTO
Introducción
El acceso al agua es un derecho humano, tal y como se declaró el 28 de julio de 2010.
Con la realización de esta Estación de Tratamiento de Agua Potable (ETAP) lo que se
pretende es contribuir a aumentar el número de personas en el mundo con acceso al
agua y saneamiento.
Cada día cerca de 1.000 niños mueren a causa de enfermedades diarreicas prevenibles
relacionadas con el agua y el saneamiento. Las Naciones Unidas crearon en 2015 los
Objetivos de Desarrollo Sostenible para erradicar la pobreza, proteger el planeta y
asegurar la prosperidad para todos. Un objetivo, entre otros, para 2030 es lograr el
acceso universal y equitativo al agua potable a un precio asequible para todos.
Centrándonos en nuestro país de intervención, Senegal es un estado soberano de África
Occidental y se sitúa en el puesto 170 del IDH (Índice de Desarrollo Humano) de un
total de 187, tratándose de un IDH bajo.
Planteamos empezar a desarrollar proyectos en la región de Saint Louis, menos poblada
que Dakar y que presenta características adecuadas para nuestros objetivos.
La motivación principal es ser capaces de cambiar las vidas a numerosos habitantes de
Saint Louis. Por ello, la potabilizadora que se diseñe debe ser económicamente viable y
se tratará de hacerla lo más adaptada posible a la realidad senegalesa.
Metodología
Como se ha comentado, la instalación se va a realizar en Saint Louis, Senegal. Es decir,
nos encontramos en un país en vías de desarrollo por lo que prima una instalación cuyos
costes sean bajos y que el mantenimiento posterior no requiera de conocimiento
técnicos.
La planta se diseñara para un centro de salud. Con la vista puesta en el futuro se
sobredimensionara el consumo de agua potable considerando que el centro de salud
aumentará el número de pacientes que puede acoger.
Los tratamientos que debemos desarrollar para abastecer con agua de calidad y apta
para el consumo a un centro de salud, son aquellos que hagan que el agua que reúna la
calidad y características exigidas por la O.M.S. (Organización Mundial de la Salud).
Las fases que pueden ser incluidas en dichos tratamientos son las siguientes:
Figura 1: Fases usuales en una ETAP
Desbaste
Aireación
Pretratamiento químico
Sedimentación
Resinas de intercambio iónico
Coagulación y floculación
Sedimentación de partículas floculadas
Filtración
Desinfección
La instalación se aprovechará de la radiación solar incidente mediante el uso de paneles
fotovoltaicos. De esta manera la planta potabilizadora será sostenible.
Se realizará un estudio de las distintas fases y dependiendo de la calidad de nuestra
muestra de agua, se elegirán unos tratamientos u otros.
Resultados
A partir de los datos de partida de nuestra agua bruta, elegimos las distintas fases. La
siguiente tabla indica qué parámetros del agua no cumplen con los exigidos por la
Organización Mundial de la Salud (O.M.S.) y por lo tanto se deben corregir.
Parámetros Valor Valor exigido por la
OMS
pH 6,7 6,5 – 8,5
Conductividad (µ.S/cm) 1700 2500
Alcalinidad (mg/L CaCO3) 30 -
Turbidez (UNT) 11 <5
Sólidos en suspensión 58,3 -
Aluminio (mg/L Al) 0,006 0,200
Cloruros (mg/L Cl) 147,000 250,000
Calcio (mg/L Ca) 71,000 -
Dureza Total (mg/L) 15,600 500,000
Nitratos (mg/L NO3) 189,000 50,000
Nitritos (mg/L NO2) 9,000 0,500
Amonicaco (mg/ L NH4) 0,130 1,500
Hierro disuelto (mg/ L Fe) 0,210 0,200
Manganeso (mg/L Mn) 0,017 0,050
Cadmio (mg/L Cd) 0,142 0,003
Cromo total (mg/L Cr) 0,042 0,050
Arsénico (mg/L As) - 0,010
Niquel (mg/L Ni) 0,048 0,020
Plomo (mg/L Pb) 0,005 0,010
Cianuros (mg/L CN) 0,017 0,070
Coliformes fecales (u.f.c/100ml) 21 0,000
Escherichia coli (u.f.c/100ml) 13 0,000
Estreptococos fecales (u.f.c/100ml) 136 0,000
Figura 2: Comparativa de las características de la muestra y las características exigidas por la
O.M.S.
Debido a la contaminación de la muestra y a las características del agua necesaria a la
salida de la E.T.A.P. las fases que contendrá la potabilizadora serán las siguientes (se
incluye una breve explicación de la necesidad de cada fase):
1. Aireación ya que el agua de la que disponemos es subterránea, por la tanto el
nivel de oxígeno será reducido. Además se oxidarán los minerales disueltos.
2. Sedimentación en la que se conseguirá que sedimenten tanto los sólidos en
suspensión como los precipitados formados en el proceso de aireación
eliminando así la turbidez.
3. Resinas de intercambio iónico en las cuales se consigue la eliminación de los
componentes iónicos encontrados en el agua bruta.
4. Filtración que consigue reducir la turbidez y el número de microorganismos
patógenos.
5. Desinfección / Cloración en la cual se matan los microorganismos causantes de
enfermedades.
A la hora de diseñar este proceso se llevan a cabo una serie de cálculos para determinar
las características de cada fase. El dato más importante para un correcto
dimensionamiento es el consumo de agua.
Disponemos de los parámetros de partida de un centro de salud como hemos
mencionado anteriormente, decidiremos sobredimensionar el consumo por un futuro
crecimiento de la demanda, si el hospital mejora sus servicios.
El caudal diario teniendo cuenta el rendimiento de la instalación es el siguiente:
𝑄𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 =3,469𝑚3
0,95 𝑑𝑖𝑎=
3,652𝑚3
𝑑𝑖𝑎→ 𝑄𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 =
3,66𝑚3
𝑑𝑖𝑎
A continuación explicaré brevemente el funcionamiento de la ETAP diseñada.
En primer lugar, se bombeará el agua del pozo hasta un depósito localizado sobre una
plataforma situada a una altura de 6 metros por encima del techo del centro de salud.
Con el fin de tener un cierto margen de autonomía, el depósito de dicha ETAP será de
6𝑚3.
El agua se bombeará hasta el depósito y con el objetivo de alargar la vida útil de la
bomba, se ha decidido controlar el llenado del depósito mediante dos electrodos de
nivel y un relé.
A la salida del depósito contaremos con una válvula para ajustar el caudal de entrada de
las siguientes fases y a partir de aquí el agua fluirá de una a otra por acción de la
gravedad, al tener entre ellas pequeñas diferencias de altura.
El agua caerá del depósito y entrará en la fase de sedimentación, durante esta caída
tendrá lugar la aireación. Por lo tanto el decantador se situará un metro por debajo de la
salida del depósito.
De esta manera, el agua al salir del decantador pasará por las resinas de intercambio
iónico, por el filtro y finalmente entrará en un depósito final. Con el objetivo de tener un
margen a la hora de consumir el agua potable, el tamaño del depósito final será de 6𝑚3.
La desinfección tendrá lugar en este depósito. El cloro se inyectará en el mismo a partir
de una bomba dosificadora controlada mediante un reloj temporizador.
Finalmente, llevamos a cabo la instalación fotovoltaica que supla de energía la
instalación.
A partir de los datos de la irradiación solar en Saint Louis se obtiene que la inclinación
óptima de la instalación fotovoltaica es de 17º y que las horas de pico solar son 5,59
horas.
Se decide fijar en 3 los días de autonomía de la instalación en los que los paneles
fotovoltaicos no reciban irradiación. Al situarnos en un caso desfavorable aseguramos el
correcto funcionamiento de la instalación.
Determinamos el consumo energético que va a estar definido por la bomba principal, el
relé, la bomba dosificadora, y por el reloj temporizador. El consumo eléctrico es de
1225,22𝑊ℎ.
Obtenemos la potencia pico y el consumo máximo de la instalación:
𝑃𝑝𝑖𝑐𝑜 =𝐸
𝐻𝑆𝑃 ∗ 𝜼panel=
1,23𝑘𝑊ℎ
5,59ℎ ∗ 0,9= 245𝑊 ; 𝐶𝑡𝑚𝑎𝑥 =
𝐸𝑚𝑎𝑥
𝑉𝑛𝑜𝑚=
1603,69𝑊ℎ
12𝑉= 133,64𝐴ℎ
Finalmente escogemos 2 paneles fotovoltaicos de 200W y 3 baterías de 250 Ah y
debido a que todas las cargas serán alimentadas en continua se necesita un regulador. El
conexionado es el siguiente:
Figura 3: Esquema eléctrico de la instalación
Conclusiones
Analizaremos si la instalación es viable. Para ello considerando 20 años de vida útil de
la potabilizadora, calcularemos a cuanto sale el litro de agua potable a partir de los
costes de material (9531,26), los costes de mantenimiento debidos a las resinas, cloro y
baterías (1372,00), y los litros de agua potabilizada (26718𝑚3).
Obtenemos un valor de 0,043𝑐€/𝑙 bastante inferior al precio medio del agua que en
estos países de África Central gira en torno a 1𝑐€/𝑙.
Podemos concluir que nuestra potabilizadora es económicamente viable y el
mantenimiento habitual es sencillo y no requiere de conocimientos técnicos avanzados.
Referencias
[UNAD13] Universidad Nacional Abierta y a Distancia, “Diseño de plantas
potabilizadoras”, Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio
Ambiente. 2013.
[ICEX15] España Exportación e Inversiones (ICEX), “Ficha – País 2015 –
Senegal”, Gobierno de España. Ministerio de Economía y
Competitividad. 2015.
[PRAD16] Beatriz Pradillo, “Parámetros de control del agua potable”, Licenciada en
Química. 2016.
[ICAI--] Fundación Ingenieros ICAI para el desarrollo. Estandarización de la
metodología de diseño.
[OREL05] Jorge A. Orellana, “Características del agua potable”, Ingeniería Sanitaria
– UTN – FRRO. 2005.
[OMS06] Organización Mundial de la Salud, “Guías para la calidad del agua
potable”, Primer apéndice a la tercera edición. 2006.