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Consumo de agua en una vivienda unifamiliar de Madrid. Alternativa con agua de lluvia

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  • Consumo agua vivienda unifamiliar Madrid. Alternativa agua lluvia

Sobre el blog

Carlos del Álamo
Arquitecto Técnico. Trabajando 31 años en ingeniería del agua y edificación. Los últimos 6 años en Cooperación Internacional para las empresas públicas españolas Tragsatec y España Expansión Exterior. 11 años en Acciona Ingeniería. 14 años en Wasser.
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1. Introducción

Se propone determinar las posibilidades reales de abastecimiento parcial con agua de lluvia para el consumo de una vivienda unifamiliar situada en la periferia de Madrid, en el municipio de Las Rozas. Esta propuesta se suscita por la alarmante sequía que asola España en 2017. Se puede adelantar que es perfectamente razonable el ahorro de 36 m3/año, lo que representa el 29% del consumo total. El artículo se completa con un avance de los costes en los que se enmarcaría esta propuesta y su posible rentabilidad como inversión, en el bien entendido que la rentabilidad medioambiental se justifica por otros caminos.

2. Resumen de los datos de partida y de la solución propuesta

El resumen de los datos disponibles, es:

A) Tipología de la vivienda

  • Esta vivienda unifamiliar con parcela está situada en una zona residencial de la periferia de Madrid, a 18 km de la capital.
  • La superficie total de la parcela es de 470 m2, de los que 95 m2, un 20%, corresponde a la vivienda; 30 m2 , el 6%, a un almacén de jardinería; 270 m2 , el 58%,  a una zona ajardinada; y los 75 m2 restantes, el 16%, a un vial de acceso al garaje.

B) Datos demográficos

  • Nº de viviendas: 1.
  • Población: 4 habitantes, con alguna variación estacional.

C) Origen de los datos reales de consumo de agua

  • Lecturas del contador doméstico de agua desde noviembre de 2014 a julio de 2017, con un total de 32 meses o 2,7 años de lecturas continuadas.

D) Consumo y dotación

  • Para la distribución del consumo total de agua entre la propia de la vivienda y la del riego del jardín se ha estudiado el comportamiento de esta vivienda entre noviembre de 2014 y julio de 2017. En resumen se ha considerado que en los meses de noviembre a febrero el consumo en riego es cero, y que el pico del consumo doméstico se producirá en agosto. La siguiente gráfica representa lo indicado:
  • La dotación media anual de la vivienda es de 97 litros/habitante/día, un consumo estadísticamente bajo, de los que 77 litros/habitante/día corresponden al consumo dentro de la vivienda y 20 litros/habitante/día corresponden al riego del jardín. La distribución media mensual es la siguiente:

Las gráficas que lo representan, son:

  • Sobre el consumo de esta vivienda, debemos resaltar que para el Instituto Nacional de Estadística la dotación media anual en el consumo humano en España es de 132 litros/habitante/día. En comparación, en esta vivienda se consumen 97 litros/habitante/día, lo que representa un 27% menos. El Canal de Isabel II publicó en 2008 un Cuaderno I+D+I nº 4 relativo al consumo doméstico de agua en la Comunidad de Madrid, en el que se indica que la dotación promedio en una vivienda unifamiliar es de 151,4 litros/habitante/día; respecto a este valor la dotación de la vivienda del estudio es un 36% menor.

E) Consumo de agua potable en riego

  • La dotación media anual en el consumo destinado al riego del jardín con manguera es de 20 litros/habitante/día, 25 m3/año, con la siguiente distribución mensual:
  • Sobre la evolución del consumo, se aprecia un ligero incremento en el doméstico en el interior de la vivienda, y un incremento más acusado en el del jardín. Se dispone de datos de 32 meses consecutivos, obteniendo la siguiente gráfica:

F) Los valores concretos del estudio son:

G) El resumen de la solución propuesta es:

  • En principio se propone la utilización de los 95 m2 disponibles de cubierta en la vivienda para la captación de agua de lluvia, a lo que se añadiría para su gestión la construcción de un tanque de almacenamiento de 8.000 litros. Con esta instalación se podría abastecer el 76% de las necesidades de agua para riego, con un valor de 19 m3/año. Este volumen representa el 16% del total de las necesidades de la vivienda, que es de 123 m3/año.
  • A partir de esta solución se propone ampliar la captación de agua de lluvia a la cubierta del almacén, incorporando así otros 30 m2 hasta disponer de un total de 125 m2. En este escenario se sugiere ampliar el consumo añadiendo un 21% del consumo de la vivienda correspondiente al uso del inodoro. Con esta instalación se podría abastecer el 72% de las necesidades de agua para riego e inodoro, con un valor de 36 m3/año. Este volumen representa el 29% del total de las necesidades de la vivienda, que es de 123 m3/año. Este segundo escenario es el que se desarrolla con más detalle en este artículo, y en el que la factura del agua se reduce en 68 euros/año al precio del agua actual, lo que aparentemente no es mucho, pero que sin embargo puede ser suficiente para hacer de esta una inversión sostenible más allá de la necesaria sostenibilidad ambiental.

3. Propuesta de estudio

A partir de los datos conocidos se desea determinar la parte del consumo de agua que es susceptible de ser abastecida con el agua de lluvia. Para ello se conviene en lo siguiente:

  • La superficie de captación será la propia cubierta de la vivienda, de 95 m2, y la del almacén, con otros 30 m2, alcanzando un total de 125 m2.
  • El volumen de agua de lluvia se destinará para el riego del jardín y el uso del inodoro. El primer consumo es de 25 m3/año. Sobre el segundo consumo, dado que se trata de una dotación baja, se tomará un 25% del consumo de la vivienda como el destinado al inodoro, lo que producirá otros 24 m3 más. La distribución mensual es la siguiente:
  • Los datos de lluvia son los facilitados para la ciudad de Madrid, de los que se utilizarán los correspondientes a las precipitaciones medias mensuales, y al número de días promedio de lluvia para cada uno de los meses. Son estos:

  • El rendimiento útil de la superficie de captación disponible, o coeficiente de escorrentía, será del 80%. El 20% restante se pierde por rebote del agua de lluvia en la propia cubierta, por limpieza de ésta o de las instalaciones, etc.
  • El comportamiento del sistema se calcula particularizado para cada día del año a partir de los datos previstos para ese día, tanto de lluvia como de consumo.

4. Una primera aproximación

En la siguiente gráfica se estudia el comportamiento del sistema para distintas superficies de captación, desde 90 a 130 m2, y para el consumo que se ha considerado atender con agua de lluvia, que es el del riego del jardín y el de los inodoros de la vivienda, con un total de 50 m3/año. Con la única condición de que el tanque se llene hasta un máximo del 80%, los escenarios planteables son estos:

De esta gráfica se deduce:

  • Con 130 m2 y 21 m3 se abastece hace el 91% del consumo previsto, lo que representa el 36,9% del total de la vivienda.
  • Dado que se dispone de una cubierta de 125 m2, se supera el 87% del abastecimiento previsto, o el 35,4% del total.
  • No obstante, no se desea construir un tanque de 21 m3, sino uno de 8.000 litros que tiene un mejor encaje en la parcela.

5. Comportamiento del sistema para una superficie de captación de 125 m2.

Se presentan los datos para un sistema de captación de agua de lluvia de 125 m2, que para su gestión se construye un depósito de almacenamiento de 8.000 litros, con lo que se puede disponer de 36 m3/año de agua de lluvia, lo que representa el 72% del consumo previsto en el riego de jardín y el inodoro, o el 29% del consumo total de la vivienda.

En la siguiente gráfica se presenta el comportamiento del sistema para cada mes del año. Como se aprecia el Sistema Lluvia, para el consumo que se le solicita, es autónomo todos los meses excepto julio, agosto y septiembre, necesitando el apoyo de aporte exterior para estos 3 meses.

6. Una aproximación al coste de captación de agua de lluvia

Se parte de la base de que no se considerará, al menos por el momento, el aplicar soluciones técnicamente complejas para el abastecimiento con agua de lluvia. Y esto siempre que la sequía que avanza por España no se quede muchos meses más, lo que pondrá en riesgo el abastecimiento a una parte de la población.

Por lo tanto se aportan datos económicos que sirven de apoyo a la toma de decisiones en el marco de que el sistema, en conjunto con el resto del proyecto completo de la vivienda, se encuentre en su fase de diseño, con lo que los costes añadidos para implementar un Sistema de Lluvia son reducidos. En este contexto la pregunta que se plantea es:

  • ¿cuánto podemos invertir en la captación de agua de lluvia de tal manera que el agua así aportada no resulte más cara que la ahora disponible de la red?

Como se indica se está haciendo una valoración mercantilista del agua, lo que permite acercarse a la tradicional inquietud de si esto es rentable. Los valores para evaluar la rentabilidad de la inversión, son:

  • Vida útil de la instalación: 40 años.
  • Tasa de descuento: 2,5%.
  • Superficie de captación adaptada a partir de las superficies disponibles: 125 m2.
  • Tanque de almacenamiento: 8.000 litros.
  • Coste de adaptación del proyecto, y una sola vez en la vida del proyecto, de la superficie de captación de agua de lluvia y de construcción de tanque de almacenamiento, y otros costes en instalaciones: 2.000 euros.
  • Coste de mantenimiento anual y otros gastos sobre el total de la inversión realizada: 1% para el primer año que se incrementa el 1% anual.
  • Ingresos: ahorro de agua de 36 m3/año a un coste actual de 1,88 Euros/m3, incrementando el precio del agua el 2,5% al año.

Con estos datos el comportamiento económico de la inversión, es:

(*) VPN es el valor presente neto de una inversión, y TIR es la tasa interna de retorno de una inversión.

7. En resumen, ¿cuál es el ahorro de agua?

Respecto al agua para riego e inodoro que es la que se pretende abastecer con agua de lluvia, es del 72% del consumo anual, o de 36 m3/año. Respecto al total de agua consumida en la vivienda, que es de 123 m3/año, los 36 m3/año representan el 29%. La factura del agua se reduce en 68 euros/año el primer año, y en 4.569 Euros en la vida prevista del proyecto, si no se modifican los hábitos de consumo.

8. ¿Y si varían los datos de partida, como por ejemplo la cantidad de lluvia?

Una vez diseñado y construido el sistema, y dado que los datos de partida son estadísticos y por lo tanto variables, la obra construida se comportará como sigue en el siguiente marco de actuación. Se prevén distintos escenarios con un total de lluvia anual entre el 70% de lo previsto y el 130%. Para el mismo tanque ya construido, y la misma superficie de captación, esta es la cantidad de lluvia aprovechable en cada escenario:

9. ¿Se puede lograr la autonomía tota con agua de lluvia?

Técnicamente sí es posible disponer de un sistema totalmente autónomo que garantice la disponibilidad del agua de lluvia para el uso previsto durante todo el año, a partir del agua captada en la época de lluvia. El sistema de cálculo empleado permite determinar los datos de diseño de este sistema:

  • Con los 125 m2 propuestos, el mayor tanque de almacenamiento lógico sería de 15.750 litros, aportando 44 m3/año, o el 87,4% del consumo propuesto, lo que representa el 35% del consumo total. El aumentar el volumen del tanque no amplía el rendimiento del sistema.
  • Para aumentar la autonomía del sistema es necesario disponer de una superficie de captación mayor. Por ejemplo con el doble de la superficie de captación disponible, 250 m2, y un tanque de almacenamiento de 16.000 litros se garantiza el 100% del consumo previsto en el Sistema de Lluvia, o el 40% del consumo total.
  • Si lo que se desea es que todo el consumo de la vivienda, los 123 m3/año, se abastezca con agua de lluvia, una solución posible es disponer de una cubierta de 650 m2 y un tanque de 27.000 litros. El mismo resultado se logra con 750 m2/25.000 litros, o con 850 m2/23.000 litros, por ejemplo.

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