MEJORANDO LA CALIDAD Y AUMENTANDO LA CANTIDAD DE AGUA EN YUCATÁN.
Agricultura orgánica. Hidroponía y acuacultura.
Desarrollo social y económico.
Impacto en la zona costera.
Sistema de acueducto retro-alimentador del manto freatico ecológico. Revertiendo la contaminación.
Esta idea esta siendo objeto de estudio; realizando experimentos, pruebas teóricas y análisis con ingenieros hidráulicos y colaboradores de nuestras empresas proveedoras.
Acorde a nuestra experiencia para solucionar la temática de dureza y salinidad del agua en la zona costera, y siendo testigos de la carencia de un sistema de acueducto coherente con el ecosistema de esta zona de la península, ideamos una alternativa viable que simultáneamente provea agua potable de muy buena calidad a la población conjuntamente mejore paulatinamente la fuente misma por el rechazo en el palpito de desfogue de la bomba de tipo ariete.
La bomba de ariete es una herramienta de movilización y empuje de agua hacia elevaciones montañosas en las zonas agrícolas que posee características determinantes. Como dato referente, su eficiencia es de tal magnitud; que en Chile ha secado ríos en las zonas donde se ha utilizado de forma industrial a gran escala.
https://radio.uchile.cl/2018/03/12/monocultivo-de-palta-hass-las-exportaciones-que-secaron-petorca/
Procuramos crear un mecanismo de abastecimiento de agua potable rural que combinado con técnicas de tratamiento de agua móviles, posibilite revertir el nivel de contaminación de las aguas subterránea, y especialmente, su etapa final de recorrido natural, la zona costera.
Los principales puntos fuertes de las bombas de ariete hidráulico (que es el tema que nos atañe) son sus reducidas necesidades de mantenimiento y la ausencia de costes relacionados con la presencia de un motor, ya que la energía que permite su funcionamiento proviene de la caída del agua. Permiten paliar la capacidad de las bombas aspirantes, cuya altura de impulso disminuye con la aspiración, por lo que no posibilitan la alimentación de entornos elevados por gravedad (tuberías inclinadas por las que el agua desciende naturalmente con la pendiente), y ofrecen una alternativa a las costosas soluciones basadas en la presencia de un motor eléctrico o de gasóleo.
Por lo tanto; la idea es aprovechar el potencial de desplazamiento de agua, aprovechando su funciòn de rechazo en desahogo de su palpito para retro alimentar de agua tratada (potable) el origen mismo de la extracción, considerando la inexistencia de costo energético y capacidad de trabajo 24 horas los 365 días del año. Es decir, hacer buen uso de esta herramienta que debido a la acción de intercambio ionico de la piedra caliza con el agua de mar, se potencializa el volumen de disponibilidad de agua dulce en la costa al ir manteniendo la línea del manto freatico en el mismo nivel aun extrayéndole agua dulce.
La retroalimentación de agua potable se canaliza construyendo en concreto una pequeña piscina receptora del agua de rechazo del palpito del ariete, conectada con tubería pvc hacia la boca del pozo, ira regresando a este por gravedad, ocasionando cada vez agua más blanda, con menor concentración de sodio.
Efectivamente; entre mayor cantidad de agua se extraiga del pozo, mejor calidad tendrìa esta, debido al paso de los filtros y ablandador. Para efecto de evitar contaminar el pozo con demasiado cloro, el potabilizador del cilo tinaco, se gradúa al mínimo de aplicación, puesto que el constante movimiento del agua evitará se reproduzcan patógenos u organismos. Simplemente con este planteamiento, estarìamos imitando el comportamiento de las montañas en lo que respecta a su influencia sobre el agua.
Lo idóneo es construir pequeños módulos en sectores estratégicos de la zona habitada, de manera suministre a toda la población y se amplia a su vez el área de influencia positiva sobre el manto, creando los que nosotros llamamos "oasis subterraneos de agua".
Este esquema muestra el mecanismo desde una fuente superior hacia in silo. La idea es la operación de manera inversa.
El ariete hidráulico fue inventado en 1796 por Joseph Michel Montgolfier. Se trata de un dispositivo barato y que necesita poco mantenimiento, lo que lo hace especialmente apto para el uso en zonas montañosas, como los apriscos, o en aldeas que se encuentren elevadas con respecto a los puntos de agua.
Este procedimiento se basa en un fenómeno fácilmente observable en nuestros propios sistemas de conducción de agua, y al que se denomina «golpe de ariete». Cuando se cierra bruscamente un grifo se puede escuchar un ruido, similar a una ligera detonación; se debe a la onda de choque generada por la detención brusca del agua en movimiento. Este fenómeno deteriora las canalizaciones y puede incluso hacerlas estallar. Se trata de transformar esta energía inútil, e incluso peligrosa, en energía útil.
La Física reconoce el fenómeno denominado golpe de ariete o choque hidráulico, que ocurre cuando varía bruscamente la presión de un fluido dentro de una tubería, motivado por el cierre o abertura de una llave, grifo o válvula; también puede producirse por la puesta en marcha o detención de un motor o bomba hidráulica. Durante la fluctuación brusca de la presión el líquido fluye a lo largo de la tubería a una velocidad definida como de propagación de la onda de choque.
Las bombas de ariete hidráulico son de reducidas necesidades de mantenimiento y la ausencia de costes relacionados con la presencia de un motor, ya que la energía que permite su funcionamiento procede de la caída del agua, se activa por energía (presión) que ejerce una caída de agua; para lo cual, lo único que debemos construir es un cilo contenedor a una altura mayor a la equivalencia de 2 pisos casa habitación.
Afirmamos esto aplicando el concepto presión de fluido; donde el esfuerzo en el espesor de las paredes del cilindro de pared delgada es uniforme si mantenemos una presión constante sobre cualquiera de sus dos orificios.
En teoría incrementaremos presión longitudinal con una caída vertical, aumentando el diámetro de la
tubería y de la bomba misma superior a la tubería de conducción del acueducto.
El rechazo del palpito de las válvulas , se canaliza con una piscina entubada hacia la misma fuente de
origen (pozo), regresando agua ya potabilizada al origen, lo que debe resultar en un mejoramiento del
manto freatico a mediano y largo plazo.
El mecanismo debe funcionar para municipios de entre 3000 y 6000 habitantes, aunque se pueden instalar
sistemas estratégicos a medida vaya aumentando la población.
Para afectación mínima en presión de impulso, se usarían codos angulares, obteniendo mayor potencia
longitudinal. Dzilam de Bravo en particular, no cuenta con un sistema de acueducto eficiente.
Una bomba de ariete o ariete hidráulico es una bomba hidráulica cíclica que utiliza la energía cinética de un golpe de ariete sobre un fluido para subir una parte de ese fluido a un nivel superior. No necesita por lo tanto aporte de otra energía exterior. Esto y su sencillez la hace adecuada para lugares remotos donde no hay acceso a energía eléctrica o motores de otro tipo. Mediante un ariete hidráulico, se puede conseguir elevar parte del agua de un arroyo o acequia a una altura superior. También se puede emplear para riego por aspersión. El ariete hidráulico es un sistema de construcción sencilla y su rendimiento energético es de cerca del 70%
Evidentemente, la presión que ejercerá es afectada de manera importante por la distancia longitudinal hacia donde se pretenderá impulsar el agua, para lo cual, según nuestros cálculos, se debería construir un centro de extracción, tratamiento y suministro cada 5 kilómetros lineales, lo que, considerando las dimensiones de las poblaciones costeras en el Estado, resulta bastante económico y funcional. En las pruebas, logramos un BAR de presión, con una altura del contenedor de 1 metro por 100 litros de agua como impulsor; por lo tanto, si incrementamos la altura y la dimensión del contenedor; tinaco de 5000 litros a 3 metros de altura, obtendríamos una presión de entre 6 y 8 bar, mas o menos semejante a la de una bomba eléctrica de 3 HP. Ahora, estamos seguros es mayor la energía cinética de una caída en vertical usando curvas angulares, obtendríamos quizás entonces mayor longitud de impulso.
La interconección subterránea y la ausencia de elevaciones topográficas sumado a lo adentrado del territorio en el océano atlántico, genera mucha agua, pero la fina capa geológica ocasiona riesgo elevado de contaminación si no se atiende con atención esta realidad geográfica.
Lo curioso y peligroso, desde una perspectiva ecológica, es la gran riqueza en sus tierras y esta misma abundancia de agua subterránea; pues se tiende a creer que la explotación de ambos recursos puede realizarse de manera abundante, infinita, resultando que es todo lo contrario.
No es posible desarrollar agricultura a gran escala, ni ganadería o industrias que requieran mucho consumo de agua dulce y o dentro de sus procesos genere desechos contaminantes.
Altamente recomendable es entonces las actividades productivas se ejecuten entendiendo la delicadeza del ecosistema y asegurándose no emitir contaminantes a la tierra. Es decir, evitar en lo posible utilizar pesticidas, insecticidas, herbicidas químicos; mucho menos desechos orgánicos de industria porcino o avícola a gran escala, sin un previo, serio y muy responsable proceso descontaminante. La ausencia de mecanismos y una mentalidad no ecológica puede generar un enorme daño, si no se legisla y cumplen los procedimientos acordes.
Como detallamos anteriormente; la extracción de agua del subsuelo debe realizarse de manera diferente a la regular. Obteniendo agua con menor nivel de salinidad y evitando afectar el nivel freatico. Comenzar a aplicar sistemas de agua potable ecológicos en poblaciones rurales sin afectar la riqueza acuífera sería un primer paso positivo, ya que los ya operativos en las poblaciones fungirían como de respaldo.
https://www.ecured.cu/Tratamiento_de_aguas_residuales
https://www.iagua.es/blogs/hector-rodriguez-pimentel/aguas-residuales-y-efectos-contaminantes
https://agua.org.mx/actualidad/aguas-residuales-contaminacion-en-mexico/
El ecosistema hidráulico subterráneo peninsular es, quizás, uno de los mas delicados del planeta.
Insistimos en la delicadeza del ecosistema peninsular; indudablemente la riqueza en sus tierras, mares y subsuelo acuífero es inmensa; pero a su vez, estas mismas características hace que no sea posible su explotación o realizar actividades productivas a gran escala que puedan significar el verter cualquier tipo de contaminante. Incluso, es prioritario, en nuestra opinión, se planifiquen ingeniosas obras para su sistema de alcantarillado en las zonas urbanas de tal forma estas agua negras ocasionadas por la población, sean tratadas y expulsadas al mar asegurándose el tratamiento no deteriore el océano.
Mecanismo del Sistema de acueducto
retro-alimentador del manto freatico ecológico.
La extracción se realiza con bombas externas 2 o 3 HP dependiendo el volumen de los filtros y ablandador con resina, evitando turbulencia dentro del pozo cuyo estructura tubular aplica el dispositivo venturi detallado. Ahora, usaremos esa misma fuerza de la bomba para pasar el agua por los filtros industriales básicos, a saber; filtro silico (hidrabyte), carbón activado y resina cationica, para su final aplicación de tricloro con el potabilizador para su almacenamiento a la altura propicia para aprovechar la energía cinética y potencial del agua (3- 5 metros).
La bomba de ariete es un tipo de bomba hidráulica que no necesita energía eléctrica para su funcionamiento, ya que aprovecha la energía cinética producida por el golpe de ariete de un fluido. Un tipo de bomba recomendada para aquellos lugares que no tengan acceso a la electricidad y sin problemas de abastecimiento de agua, con una fuente constante.
La ecuación fundamental de la estática de fluidos afirma que la presión depende únicamente de la profundidad. El principio de Pascal afirma que cualquier aumento de presión en la superficie de un fluido se transmite a cualquier punto del fluido.
Cuando un fluido está en movimiento, su flujo se puede caracterizar de dos maneras; viscoso o laminar, si toda partícula que pasa por un punto específico se desplaza exactamente a lo largo de la trayectoria uniforme seguida por las partículas que pasaron antes por ese punto. La trayectoria se conoce como una línea de corriente. Las diferentes líneas de corriente no pueden cruzarse unas a otras en esta condición de flujo estable, y la línea de corriente en cualquier punto coincide en dirección de la velocidad del fluido en ese punto.
Por otra parte, el flujo de un fluido se hace irregular, o turbulento, cuando su velocidad es superior a cierto límite o en cualquier condición que cause cambios abruptos de velocidad.
Se ha utilizado el ariete en zonas montañosas, cuya fuente de energía son los ríos. Su capacidad de movilización de agua es muy eficiente, debido a que no posee partes mecánicas que puedan sufrir daños, su capacidad de trabajo es prácticamente indefinido y de ningún mantenimiento periódico. La presión y longitud de movilización generada depende del empuje cinético que se le aplique.
El objetivo es construir un sistema que ademas de proveer agua potable con una calidad optima a los habitantes, ir simultáneamente mejorando la fuente subterránea debido a la canalización del rechazo por palpitación de este tipo de bomba con agua ya tratada; de tal forma, entre mas agua se extraiga, procese e impulse, regresará a la fuente agua de mayor calidad a la extraída mejorando el manto freatico en determinado tiempo.
Entonces, las viviendas recibirán agua con la suficiente presión regulada para llenar sus tinacos que deben tener instalados flotadores de cierre. La bomba de ariete dejara de operar cuando la presión de inversa sea igual o mayor a la de impulso o un operario la desactive.
Recordemos que la bomba de Ariete puede estar impulsando agua durante 24 horas los 365 días del año, sin necesidad de electricidad; logrando no solo disminuir los gastos para los ayuntamientos por este rubro, sino además, se genera un nuevo ingreso para el fisco municipal, debido a que si el ciudadano recibe un servicio de calidad, el ciudadano pagará satisfecho la cuota respectiva.
El construir un mecanismo eficaz de servicio de agua potable es una profunda alternativa para el establecimiento de disciplina social, y si agregamos que es un mecanismo totalmente ecológico, se disminuyen los costos para los municipios por CFE y mantenimiento de las bombas de impulso, pues resulta una solución totalmente factible e inteligente.
Funcionamiento y Mantenimiento.
Con válvulas programables, el ablandador y los filtros operan de manera automática respecto a su regeneración de resina y retrolavado silico. Además, se debe instalar en el tinaco receptor un flotador automático de tal forma active la bomba externa del pozo cuando el nivel baje.
La salmuera debe permanecer con sal de mar en piedra, actividad que se verifica el mismo día en que se programe el automático de la regeneración. La programación de la válvula de regeneración dependerá del consumo y el estado de la resina, cosa que se realiza una vez por semana según estimamos, procedimiento que se define en practica. Los retrolavados de filtros se pueden programar para una vez por semana, recordando que todo opera de forma automática.
Para efectos de disminución de costos y simpleza electrónica, es optimo instalar en los tanques válvulas automáticas analógicas, reduciendo posibles fallas electrónicas por factor climático extremo.
También se evitan errores de operarios, pues programando la regeneración de forma automática, se tendrá la seguridad de mantener el ablandador preparado acorde al flujo de agua que se desee o requiera.
La duración del insumo (resina cationica) oscila entre los 3 y 5 años. Considerando que se utilizará para ablandar grandes cantidades de agua, estimemos un tiempo de cambio de insumo cada 3 años
Tiempo que se aumenta si se dispone de sal de mar limpia, adicional a un previo filtraje en el tanque mixto de 3 pies cúbicos como mínimo. En cuanto a estos insumos (arena silica, hidrabyte y carbón activado) tienen el mismo tiempo útil que la resina. De manera que su costo no será determinante considerando el ahorro en el consumo de energía.
Yucatán posee minas de sal marina a lo largo de su costa, por lo que la obtención de este insumo ocasionaría un fomento a esta actividad productiva que a la larga causará una especialización por parte de quienes la realizan y legalización de su actividad al requerirse factura para quienes pretendan vender a los municipios (orden fiscal e implantación de consciencia tributaria). El costo general de la sal, no supera los $25,00MX pesos mexicanos por regeneración cada 3 pies cubico de resina cationica de acuerdo a nuestra experiencia en la planta de tratamiento de agua subterránea en Dzilam de Bravo, y la capacidad de ablandamiento en un tanque de 8 pies cúbicos es de 75000 litros de agua aproximadamente, con un retorno de agua blanda al manto freatico de 1500 litros y por regeneración agua filtrada de 500 litros. Este cantidad de agua en retorno (fosa filtro), sumada a la de rechazo del ariete (piscina) será significativa en la calidad positiva en el agua del pozo mismo.
Técnicamente, lo que estamos es imitando las funciones de un sistema montañoso y ríos, en lo que respecta a su influencia en la calidad de agua.
Así que estamos regresando al manto agua blanda y filtrada por cada 50,000 litros entre 10 y un 12% de esa ese volumen de agua dulce en mejores condiciones que la extraída, si sumamos el retrolavado del filtro mixto más el rechazo del palpito de la bomba de ariete; redundando en un mejoramiento del manto freatico a mediano y largo plazo por lo tanto disminuyendo el desgaste del mismo.
http://www.fao.org/spanish/newsroom/focus/2003/dec_idm_3.htm
El ecosistema de Yucatán, por su composición filtra y realiza intercambio catatónico con el agua de mar por su geología rocosa caliza, además de que la recepción de agua de lluvia ayuda a mantener un nivel de agua dulce relativamente elevado; pero la sobre explotación y contaminación afecta esta gran riqueza, es posible ayudar a disminuir notablemente este factor aplicando métodos conscientes, eficientes y económicos en beneficio de todos, asegurándonos la contaminación por químicos no llegará a la población.
En general, se requiere un centro de investigación; donde profesionales, técnicos y científicos puedan realizar estudios y análisis de campo a lo largo y ancho del Estado, Dzilam de Bravo puede ser pionero en esto. Erradicando paulatinamente la dependencia mono económica de esta sección costera; generando empleo, impulsando actividades diferentes a la pesca, construyendo un entorno adecuado para la inversión turística y empresarial; la población periférica rural también crece, y será tiempo de atender el potencial socio económico, para el bienestar, el progreso y un Estado de Derecho que atraiga inversiones, paz y salud, para ser ejemplo y obtener el prestigio que el Estado de Yucatán merece.
Indudablemente Internet es una herramienta útil para esparcir la información, por lo que crear una pagina web donde se describa en detalle cada descubrimiento y se haga publico el mecanismo y procedimiento adecuado para la extracción, desalinización y purificación de agua, se intercambien ideas y planteamientos al respecto, mejorará notablemente la calidad de agua que se consume en el Estado. Sirviendo a la comunidad recalcando que el Gobierno es gestor y observador de este proyecto.