I.1 INFORMACIÓN GENERAL I.1.1. PROYECTO MORINGA I.1.2. EQUIPO PROYECTUAL_

ECOTIERRA. Arquitectura natural

1- Benaglia, Gerardo. Ingeniero Civil – MP.: 5098

ingbenaglia@ecotierracba.com.ar

2- Gómez, Ma. Belén Arquitecta – MP.: 1-8566

arqgomez@ecotierracba.com.ar

I.1.3. PERSONA CORRESPONSABLE DE PROYECTO_

Benaglia, Gerardo Ingeniero civil – MP.: 5098 Rodolfo Ragucci N° 4658 – B° Poeta Lugones – CP: 5008 Provincia de Córdoba – Ciudad de Córdoba Tel.: (0351) 157.662344 Rodolfo Ragucci N° 4658 – B° Poeta Lugones – CP: 5008 ingbenaglia@ecotierracba.com.ar I.2 IDEA PROYECTO

I.1.1. BREVE MEMORIA DESCRITIVA El equipo de trabajo tiene como objeto primordial la puesta en marcha de un proceso

de diseño que esté signado por los conceptos de interrelación interior-exterior y reutilización de recursos existentes en el lugar a intervenir.

Las bases de este proyecto se centran en mejorar la calidad ambiental, así como la de generar un hábitat laboral e hito tecnológico dentro de la ciudad.

Proyecto “Moringa”. Localización: El sitio se encuentra dentro del ejido municipal del Partido de General San

Martín, provincia de Buenos Aires; sobre la Colectora General Paz corredor de gran flujo vehicular.

Descripción: El proyecto se concibe a partir de un centro, un cubo de vidrio que alberga “el árbol de la vida” (ver Anexo I), el cual cumple varios roles, no sólo estético sino que además aporta a la relación interior-exterior así como al acondicionamiento bioclimático del sistema. (Al tener el árbol hojas caducas, en invierno genera un efecto invernadero con los vidrios y en verano funciona como chimenea aumentando la refrigeración solar)

Uno de los recursos utilizados es la rampa, la cual atraviesa el edificio, cumpliendo la función de contenedora de una senda espacial, para luego transformarse en recorrido de luz y sombra trabajado en la cubierta mediante el uso de luceras.

Hacia el suroeste encontramos el ingreso peatonal principal, el cual recibe a quienes

ingresan a éste hábitat de trabajo, pudiendo percibirse la desmaterialización del espacio mediante el empleo de materiales, visualmente, no pesados y el recurso de la luz.

Hacia el suroeste encontramos la administración como receptora de los visitantes a éste polo laboral, y como apoyatura administrativa a todo el edificio, principalmente al director del mismo. Contiguamente se encuentra la sala de usos múltiples con capacidad para alojar cincuenta personas, equipada acústicamente para una óptima reverberancia sonora, dado que se llevaran a cabo actividades que ponen en juego el sonido (conferencias, charlas-debates, talleres, etc.); por este motivo se ha previsto un camarín con baño privado y accesos independientes para no entorpecer el flujo de gente que ingresa con el posible disertante. Este espacio cuenta con un acondicionamiento de luz artificial acorde, así como lugares previstos para proyección y guardado de material. Así mismo este bloque cuenta con una suerte de foyer dispuesto para tomar un café o solo contemplar el exterior.

Continuando el recorrido hacia el oeste encontraremos alojadas las actividades un tanto más privadas, como la dirección con doble ingreso: a la sala de reuniones y hacia el anillo de circulación principal.

Sobre la cara noreste están emplazadas las oficinas que desarrollan actividades gráficas y por lo tanto requieren de un buen manejo y control de la luz natural; por estas razones están ubicadas con dicha orientación. Estas oficinas han sido diseñadas para albergar seis puestos de trabajo y tienen previsto lugares de guardado.

Se ha puesto mucho énfasis sobre la cara noreste del conjunto, ya que no solo es la que visualmente se aprecia en primera instancia desde la colectora General Paz, sino que además y fundamentalmente, es la superficie que recibe mayor cantidad de sol directo aprovechable para calefaccionar. Por esto se prevé la construcción de un muro Trombe que se extiende a lo largo de casa toda la fachada.

Este recurso elimina la necesidad de utilizar calefactores hacia el noreste y noroeste. Otro aspecto a destacar respecto a la ubicación de este tipo de muro, es que las

actividades próximas al mismo requieren escaso o nulo ingreso de luz natural; mas allá de esto estas áreas manipulan equipos que requieren estar al resguardo de la luz y el sonido exterior.

Las baterías de baños se han zonificado evitando de esta manera tener que realizar grandes recorridos, quedando dispuestas hacia el sureste la del tipo publico que absorbe el movimiento de la sala de usos múltiples junto con algunas oficinas; y al noroeste las privadas junto con la cocina.

Por último y como premisa de diseño en este proyecto está la “luz” como actor principal de gestación, recurso que se utilizo como “gen” del proyecto, tanto en la cubierta mediante el uso de luceras las que generan una trama interesante de sombras sobre la superficie y juegan con la percepción del usuario; así como y de forma esencial en la utilización del cubo de vidrio contendedor del árbol de la vida: la moringa.

I.2.4 TECNOLOGIAS QUE SE PROPONEN_

El concepto principal que proponemos es que la gran mayoría de los materiales provengan del mismo terreno logrando con esto reducir el consumo, reutilizar y recuperar los recursos provenientes del lugar, así como revitalizar el espacio a intervenir. Se propone: La mampostería_

Los bloques se construyen con una máquina para hacer adobes con tierra cruda, y en el caso que los porcentajes de arcillas sean demasiados bajos, se pueden hacer de suelo cemento o suelo cal como aglomerante, una maquina que proponemos como ejemplo puede fabricar 900 ladrillos diarios.

En el caso de suelo cal o suelo cemento, utiliza sólo el 4% de cal/cemento que la mampostería común porque lleva sistema de encastre que reduce el uso de mortero y no necesita revoques.

Además disminuye de manera significativa la emisión de CO2 porque no hay transporte de materiales, gastos de combustible, etc. Existe una versión manual, por lo cual no genera CO2 al no usar electricidad. (ver Anexo II).

La estructura_ De vigas, columnas y dinteles se realizará con pino plantado sustentablemente.

El cielorraso_ También se construirá con pino, para facilitar la construcción y mantenimiento.

La cubierta de techo_ Será viva, sobre el cielorraso de pino se coloca una capa de nivelación de suelo arcilloso,

una geomembrana de polietileno y drenajes sintético. Si bien éstos materiales son construidos con petróleo, aseguran con su impermeabilización y drenaje una vida útil de toda la estructura, por lo tanto a largo plazo reducen las reparaciones y reconstrucciones, con el consecuente balance de CO2. El techo vivo en si mismo absorbe gran cantidad de CO2 y reconstruimos en un 100% la cobertura vegetal original.

Aislación acústica_

La realizamos con un talud de tierra que recubre las paredes con orientación hacia la Av. Gral. Paz, a su vez tiene una cobertura vegetal de arbustos.

Las aberturas_

De madera plantada con doble vidrio hermético. El gasto y CO2 adicional del vidrio se compensa rápidamente en la vida útil al reducir los gastos de calefacción y refrigeración.

Calefacción solar - compuesta por_

a. Los muros Trombe se construyen con el mismo tipo de abertura, que eliminan la necesidad de calefactores en las fachadas N.E. y N.O.

b. Para las demás fachadas se construyen luceros en los techos que permiten el ingreso del sol únicamente en invierno. También el jardín central tiene un árbol con hojas caducas en invierno, por lo tanto los vidriados alrededor del mismo generan un efecto invernadero.

Refrigeración solar_ En verano el patio central con sus puertas abiertas funciona como una chimenea por la

cual sale todo el aire caliente, ingresando el aire nuevo y fresco por cañería enterradas. Los muros Trombe abiertos hacia el exterior generan un viento constante que refresca la fachada que más sol recibe. El aire que se renueva proviene de cañerías enterradas.

Agua_

a- Agua de lluvia: Se capta el agua de lluvia de los techos y se acumula en una cisterna, ésta agua se utilizará para riego y abastecer los inodoros.

b- Agua de lavamanos y cocina: Se utilizan zanjas filtrantes que drenan por debajo de la superficie. Aquí se puede plantar una huerta, o cualquier otra vegetación.

c- Agua cloacal: Se utiliza un sistema de zanjas filtrantes encerradas en una cámara impermeable de polietileno o silobolsas usados (Ver Anexo II). Aquí se plantan vegetales con una gran capacidad de evapotranspiración, por ejemplo bananos.

Energía eléctrica_

Se plantea un sistema mixto de paneles solares fotovoltaicos y energía de red, en los horarios de insolación solar se utiliza la energía eléctrica para Espacio Emisión Cero y el excedente en otros edificios del INTI, cuando la energía fotovoltaica sea insuficiente (por estar nublado o en un caso fortuito de gran consumo) se utiliza la electricidad de la red. De esta manera se aprovecha al 100% la energía solar generada y se evita el uso de baterías, que es una fuente de contaminación muy importante.

Se propone cambiar las computadoras de escritorio por portátiles, de esta manera se reduce de 300wh a 20 wh. en promedio. (Se reduce el consumo de 39600 a 8250 wh./día) el techo vivo, la inercia térmica y los muros Tromes permiten eliminar el uso de aires acondicionados, reduciendo otros 25300Wh/dia) En total se baja el consumo de 71000 a 14300 wh/dia. (Ver Anexo IV consumo energético).

I.2.5 CARACTERIZACION DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO_ Movimiento de suelo_

Se retiran los 5cm. de cobertura vegetal con cuidado, porque se utilizará el suelo y el césped en la cubierta viva de techos.

Nuestra recomendación es contratar empresas dedicadas a la venta de pasto que tienen la maquinaria para retirar los panes de césped sin inconvenientes.

El resto de la excavación se recomienda utilizar maquinaria de tipo retropala. Personal Necesario: 4 ayudantes para quitar los panes de césped. Personal Necesario: 1 maquinista de retropala.

Los cimientos_ Del tipo común corrido de hormigón ciclópeo como base de asiento de la mampostería y

para aumentar la vida útil de las columnas de madera, además en construcciones semienterradas se puede disminuir la profundidad del hormigón a 40cm., siendo el ancho igual al del muro + 15cm.

Personal Necesario: 1 oficial y 3 ayudantes. La estructura resistente_

Las vigas, columnas y dinteles se realizará con pino plantado sustentablemente y que las mismas provengan de bosques certificados. Las vigas de 4,30 m. de luz serán de 8”x 4”, vigas de 5,30 m. de luz serán de 10”x 6”, la viga de encadenado superior serán de 8”x 4”.

Personal Necesario: 2 carpinteros especializados en estructuras con 2 ayudantes. Proveedor posible:

Elemento Madera Green Sheens S.R.L. Línea Paraná 600-700 (3334) Puerto Rico, Misiones. Argentina www.elementomadera.com Javier@elementomadera.com Tel: +54 3743 421820 Fax: +54 3743 420250 Cel: +54 911 5045-4000

La mampostería_

Se puede construir con una máquina para hacer adobes con tierra cruda, y en el caso de que los porcentajes de arcillas sean demasiado bajos, se pueden hacer de suelo cal o suelo cemento. Un tipo de máquina que proponemos como ejemplo puede fabricar 900 ladrillos diarios.

Un tipo de máquina que proponemos como ejemplo puede fabricar 900 ladrillos diarios.

En el caso de suelo cal o suelo cemento, utiliza sólo el 4% de cal/cemento que la mampostería común porque lleva sistema de encastre que reduce el uso de mortero y además disminuye de manera significativa la emisión de CO2 al ambiente dado que no hay transporte de materiales, gastos de combustible, etc.

Personal Necesario: 1 medio oficial y 2 ayudantes para fabricar los ladrillos. 2 oficiales y 2 ayudantes para levantar la mampostería.

Proveedores posibles: Javier Zonni Desarrollos Mecánicos Especiales Estrada 2712 Tel...: 0358-154180477 Oficina Técnica Sobremonte 2159 - 5800 Río Cuarto - Córdoba Tel.: 0358-4631810

* http://www.ecomaquinas.com.br/es

Cubierta de Techo_ Se coloca geomembrana de PEAD de 750micrones y Drenes especiales para techos

vivos (tipo Macdrain 1L). Sobre el mismo se coloca los panes de pastos que se habían quitado del mismo terreno. Personal Necesario: 1 oficial, 1 medio oficial para colocar la impermeabilización y drenaje

y 4 ayudantes para colocar el suelo y el césped. Proveedores posibles:

Materia Prima Córdoba- Argentina Tel: 54 (351) 15- 615 5952 email: federicocena@enaltura.com.ar

Revestimiento de pisos_ Se utilizarán bloques realizados con la misma máquina empleada para fabricar ladrillos. Personal Necesario: 1 medio oficial y 2 ayudantes para fabricar los bloques.

2 oficiales y 2 ayudantes para colocar el piso. Aberturas_

Se utilizan aberturas de madera con doble vidrio hermético (D.V.H.). Personal Necesario: 1 oficial y 2 ayudantes.

I.2.6 SOCIALIZACION DE LA/S TECNOLOGIA/S_

Bloques de suelo comprimido_ La maquinaria propuesta permite la construcción de bloques por cada persona que

desea construir su vivienda. La máquina es transportable, admite usar el suelo del lugar, hay modelos que usan la fuerza de cada persona, sin electricidad.

Lo puede fabricar cualquier persona con una instrucción rápida de su utilización, es conveniente la colaboración de algún laboratorio para el control de calidad.

En algunos casos se puede utilizar el suelo del lugar, como los típicos adobes crudos, en otros casos se necesita cemento, que representa un costo económico ínfimo (el costo del cemento equivale al 10% de precio de un ladrillo cocido).

Vídeos ilustrativos: http://www.youtube.com/watch?v=P8vYzYeCZYA

http://www.youtube.com/watch?v=cmvT1KUn9Rc&feature=player_embedded

Techo vivo_ La metodología para construir techos vivos se puede socializar a través de talleres, no

siempre es necesario utilizar material nuevo de primera calidad. En el caso de techos de poca superficie y pendiente media se puede usar silo bolsas usados.

Calefacción solar_ Se puede autoconstruir estos muros para calefacción siguiendo indicaciones muy simples. Vídeo ilustrativo:

http://www.youtube.com/watch?v=RSxGVlLz-x8

Tratamiento de aguas grises_ Simplemente al no mezclar el agua de lavabos y duchas con el agua de inodoros y

bidet, el agua gris se puede utilizar para riego subsuperficial mediante mangueras o cañerías ranuradas, evitando tratamientos más complicados.

Tratamiento de aguas negras_ Este método es de amplia aplicación en Brasil, diseñado para la autoconstrucción. La

aislación hidrófuga evita la contaminación de la napa de agua, la vegetación evapora el agua, generándose gran cantidad de vida que consume la materia fecal. Este sistema no necesita mantenimiento ni contacto con las heces.

Archivo de referencia: http://sustentavelnapratica.net/arquivos/estudo_fossa_evapotrasnpiracao.pdf

I.2.7 ALCANCE TERRITORIAL_

Maderas_ La estructura resistente de madera y las aberturas son de producción nacional, se puede

conseguir de Entre Ríos y con menor posibilidad en la provincia de Buenos Aires. (En volumen representa 9,4%)

Mampostería, pisos y aislación térmica de techos_ Provienen de la manera más local posible: del mismo terreno. (En volumen de suelo

representa 89,5% del total de materiales) la única excepción sería el cemento o cal. En la siguiente tabla se puede apreciar que se utiliza prácticamente todo el suelo que es

excava. Uso del suelo

Excavación Utilización del

suelo

Destape cobertura vegetal -70,69 m3 Excavación general -352,70 m3 Cimientos -38,17 m3 Paredes 162,6 m3 Revoques 25,4 m3 contrapisos 78,9 m3 carga de nivelacion del techo 14,4 m3 techo vivo 55,9 m3 talud frontal 83,7 m3 replantacion 14,0 m3

-461,6 m3 435,0 m3

Aislación hidrófuga y drenaje de techo vivo_

Existen de fabricación nacional (en Santa Fe) y desde el sur de Brasil. (En volumen representa 1,1%)

Instalación sanitaria y eléctrica_

Las fábricas se ubican en la provincia de Buenos Aires, la materia prima proviene de Argentina en su mayoría.

I.2.6 PLAZOS DE EJECUCION, PRESUPUESTO ESTIMATIVO Y REQUERIMIENTOS DEL PERSONAL NECESARIO

El plazo de ejecución es de 10 meses con un equipo permanente de 2 oficiales, 2 medios oficiales y 4 ayudantes. (En el ítem de estructura de madera se necesitan 2 oficiales carpinteros)

El presupuesto es de $2000/m², en total son $800`000. Los paneles de energía solar los especificamos por separado por su gran influencia en el

precio final. En total cuestan $120`000.

ANEXO 1 : Características espécie arbórea “Moringa” Moringa oleífera: contra la desnutrición, por agua limpia y a favor de la belleza.

Introducción_ Árbol polifuncional, con posibilidades de desarrollo para la producción de plaguicidas

orgánicos. Aquí se da a conocer un árbol polifuncional que apunta básicamente a resolver dos temáticas relacionadas: desnutrición y purificación de agua para consumo humano.

Las hojas, flores, frutos verdes, semillas y raíces son comestibles. El mayor uso esta dado por el aceite contenido en las semillas y como purificador de aguas.

Floculante barato y biodegradable para purificación de agua y aceite comestible e industrial de muy alta calidad. Una ventaja es su rusticidad frente a plagas y enfermedades, velocidad de crecimiento, precocidad, facilidad de cultivo por semillas y estacas, capacidad para aceptar fuertes podas, y resistencia a sequía. Descripción_

La moringa es un árbol de crecimiento muy rápido, de no mas de 20 años de vida útil, hasta 10-12 m de altura, que puede desarrollar hasta 3 m en un año bajo condiciones de buena fertilidad del suelo y condiciones termohídricas favorables.

En el valle central de Catamarca ha demostrado resistencia a sequía, pero pierde las hojas por estrés hídrico y por heladas, que también provocan muerte apical.

Presenta copa laxa con forma de parasol, similar a churqui y algarrobos, con tronco único o más frecuente con varios fustes. La gran resistencia a sequía está dada por su sistema radical pivotante y profundo, y fuerte tensión osmótica. Al no presentar raíces superficiales es muy adecuado para cultivos intercalares en sistemas agroforestales. Las flores son blanco-cremosas, y aparecen generalmente antes de la foliación, en la primavera seca, por lo que son proterantas como muchas Acacias nativas, lapachos, seibo jujeño-salteño, y entre las cultivadas alguna Santa Rita, árbol de Judea, y frutales de carozo y pepita. Esto es una ventaja para los polinizadores dados que las flores quedan muy expuestas, sin obstrucción del follaje. El fruto es una vaina, similar a una legumbre, de sección triangular, desde 20 hasta 120 cm de longitud. Contiene numerosas semillas negruzcas, trialadas, sin endosperma, y con alto contenido de aceite. Versatilidad de usos_

En su lugar de origen la moringa tiene como principal uso, hojas y flores con alto valor alimenticio por un equilibrado contenido en proteínas, vitaminas y sales minerales, de sabor

agradable. Aquellas se pueden consumir crudas o cocidas. Pero también las vainas tiernas y las semillas maduras son comestibles. Y como si esto fuera poco, se consumen las raíces tiernas que tienen gusto picante como el rábano.

Las hojas poseen 25 % de proteínas, que es tanto como el huevo de gallina, el doble que la leche de vaca y 4 veces su contenido en calcio. 4 veces la cantidad de vitamina A de las zanahorias. 7 veces la cantidad de vitamina C de las naranjas. 3 veces mas potasio que las bananas y cantidades importantes de hierro, fósforo y otros minerales. A estas cualidades la posibilidad de consumo en fresco y cocido, y su disponibilidad en período de sequía. Es importante recordar que todas las hortalizas conocidas se producen con lluvia o auxilio de riego.

Depuración de aguas Las semillas poseen polielectrolitos que constituyen el mejor floculante vegetal, biodegradable, y de bajo costo, muy difundido en los trópicos para purificación de aguas. Por estos mismos compuestos puede usarse para clarificación de miel y jugo de caña de azúcar. Artesanalmente se usan las semillas maduras molidas que rinden 1 % de principio floculante, que se colocan en el interior de un lienzo para provocar el precipitado de partículas orgánicas y minerales. También se han desarrollado productos industriales que reemplazan al conocido sulfato de aluminio, mas caro y contaminante.

Aceite Las semillas contienen 35 a 42 % de aceite comestible y para uso industrial, algo dulzón,

poco viscoso muy similar al de oliva. Se usa como lubricante de mecanismos delicados, fabricación de jabón y cosméticos. Por

este último uso tiene aplicaciones similares al aceite de jojoba, este aceite es un excelente recurso renovable a corto plazo que reemplaza a la esperma de ballena, y se usa en los países subdesarrollados como combustible para lámparas, ya que no produce humo.

Fertilizante La torta remanente del prensado de aceite de la semilla es un excelente fertilizante

natural. Forraje En los países tropicales y subtropicales con economía de subsistencia, el follaje de

moringa se usa como forraje con un valor nutritivo bien equilibrado para rumiantes y monogástricos, aves y peces herbívoros.

Melífera Las flores son una buena fuente de néctar y polen. Con la ventaja de que en condiciones

tropicales la moringa florece varias veces por año. También es una fuente de néctar para aves, y en el caso de América, muy buscadas por colibríes.

Fungicida biodegradable Las hojas de moringa se incorporan verdes o secas al suelo de almácigos para prevenir el

ataque de mal de almácigos. Elprincipio bioactivo es el alcaloide pterigospermina con acción bactericida y fungicida.

Usos misceláneos Diversas partes del vegetal tienen aplicación medicinal muy variada en la medicina

folclórica. La corteza se emplea para fabricación artesanal de cuerdas, esteras y felpudos. Las hojas trituradas se emplean como agente de limpieza, ya que por su acción

floculante poseen propiedad tensioactiva similar a un detergente. Lo curioso es que teniendo madera clara se obtiene un colorante azulado de interés

industrial. De la corteza se extrae una goma de aplicación medicinal y para curtido artesanal de

pieles.

Utilización hortícola y valor nutricional_

Hojas: Para ensaladas se usan las hojas tiernas y crudas. Las hojas maduras se consumen cocidas para platos variados y tienen un gusto levemente picante.

Frutos verdes: son vainas que se consumen cocidas como chauchas, con un gusto similar.

Semillas de vainas maduras: se cuecen las vainas y luego se extraen las semillas, que tienen gusto parecido a garbanzos. Las semillas también se consumen tostadas. Raíces: se prefieren raíces pivotantes de plantas jóvenes de vivero y se ralla la corteza, con sabor picante, similar a rábanos. Flores: se consumen crudas en ensaladas.

Para Argentina y especialmente para las regiones NOA y NEA, con baja intensidad y

frecuencia de heladas, la moringa es un recurso agroindustrial muy importante y de fácil desarrollo. El emprendimiento forestal de Anta Muerta, Dpto. Orán, Salta, producirá exclusivamente aceite de exportación para uso cosmético. Con igual propósito se están desarrollando dos emprendimientos agroindustriales en cercanías de Santa Cruz de la Sierra en Bolivia. En los tres sitios se está usando la nueva variedad PKM 1 desarrollada en India, que se comporta como arbusto anual, muy precoz, y de alta producción. La moringa podrá cultivarse en muchos más sitios que la jojoba, recurso oleico al cual reemplaza, pero que requiere frío invernal para inducción de floración. Los organismos nacionales y provinciales competentes en las áreas agrícolas, industriales y de salud deberían involucrarse en serio con esta especie polifuncional. Caso contrario, la declaración de interés de la Cámara de Diputados de la Nación del 9 de octubre del 2002 será una inútil expresión de deseos, y nada mas que eso.

Fuente: INTA-Instituto Nacional de Tecnología agropecuaria Estación experimental agropecuaria – Salta Boletín desiderátum Martes 19 de Agosto de 2004 - Año II - Nº 20

ANEXO II : Bloques de suelo compactado

Máquina manual

Maquina hidráulica

Vista de los bloques Vista de los ladrillos Vista de muro de ladrillos

Vista de pisos de bloques Vídeos ilustrativos:

http://www.youtube.com/watch?v=P8vYzYeCZYA http://www.youtube.com/watch?v=cmvT1KUn9Rc&feature=player_embedded

ANEXO III : TRATAMIENTO DE AGUAS NEGRAS: Fuente: (versión original en portugués) Fundación federal de Mato Groso del Sur Coordenadoria de Pesquisa - PROPP Cidade Universitária, s/n - Caixa Postal 549 - Fone: 067xx 3345-7192 - Fax 067xx 3345-7190 CEP 79070-900 - Campo Grande (MS) http://www.propp.ufms.br e-mail: cpq@propp.ufms.br ESTUDIO DE TANQUE EVAPOTRANSPIRACIÓN Para la atención domiciliaria de agua oscura. Paula Loureiro y Fernando Silva Bernardes Paulo1 Profesor Doctor de la UFMS, el Departamento de Hidráulica y Transporte, e-mail: ppaulo@nin.ufms.br Estudiante de Ingeniería Ambiental de la UFMS, becas de Iniciación Científica del CNPq - PIBIC 2008/09.

Resumen El convencional de aguas residuales causa efectos del tratamiento para el medio

ambiente y la salud de las poblaciones por la liberación de las aguas residuales parcialmente tratadas en cuerpos de agua. La segregación de agua negro (del inodoro) de agua llamada gris (no contaminados con heces) permite simplificado y descentralizado de tratamiento de diferentes tipos de aguas residuales, lo que permite la reutilización de agua y nutrientes en aguas residuales. El tanque de la evapotranspiración (TEvap) es una tecnología que propone la permacultura para el tratamiento y reutilización de aguas residuales domésticas y se planta en un sistema, que se producen la descomposición anaeróbica de la mineralización de materia orgánica y la absorción de nutrientes y agua por las raíces. Los nutrientes salen del sistema mediante la incorporación a la biomasa de las plantas y el agua se elimina por evaporación.

Introducción El vertido de aguas residuales tratadas y sin tratar en ríos y arroyos es una causa

importante de degradación de las fuentes de agua de agua potable, y es deseable la búsqueda de formas efectivas de tratar el tratamiento de aguas residuales en el sitio y la reutilización. Las aguas residuales, según su origen y composición, se pueden clasificar en aguas grises - aguas residuales de fregaderos, duchas, lavadora - negro y el agua - las aguas residuales de la taza del baño, compuesto principalmente por agua, la orina y las heces. Agua Negro contiene la mayor parte de la carga orgánica de los agentes patógenos y, a pesar de ser producidos en volúmenes más pequeños, con mayor riesgo de contaminación. Con el objetivo de simplificar el tratamiento de aguas residuales domésticas, la segregación en la fuente es un paso que permite la reutilización de aguas grises y negro, los sistemas de tratamiento de agua más compacto y descentralizada (Otterpohl, 2001)....

El tanque de la evapotranspiración (TEvap) es una técnica desarrollada por la permacultura y la proliferación de diversas nacionalidades, con potencial para su aplicación en el tratamiento domiciliario de agua negro en las zonas urbanas y peri-urbanas (Pamplona y Venturi, 2004). El efluente de la taza del baño (agua negro) entra en el sistema en la cámara de recepción, situada en la parte inferior del tanque, filtrado, a continuación, las capas de material cerámico. En la parte inferior del depósito es la digestión anaerobia de aguas residuales. Con el aumento del volumen de aguas residuales en el tanque, el contenido

también llena las capas superiores de la grava y arena, para llegar a la capa de tierra encima, a través del cual se mueve por el ascenso capilar a la superficie.

A través de la evapotranspiración, el agua se elimina del sistema, mientras que los nutrientes se eliminan a través de su incorporación a la biomasa vegetal.

El uso de sistemas de tratamiento de aguas residuales plantado ya es común en muchas partes del mundo (EPA, 2000; Larsson, 2003). Sin embargo, para el tratamiento de las aguas residuales que contienen altas concentraciones de patógenos y una elevada carga orgánica, los sistemas existentes requieren un tratamiento previo para reducir la materia orgánica y sólidos y después del tratamiento para la eliminación del exceso de nutrientes y patógenos, antes de su eliminación definitiva en el suelo o en cuerpos de agua. El TEvap simplifica estos pasos, funciona como una cámara digestión anaerobia, en su parte inferior, y como los humedales construidos de flujo subsuperficial en sus capas medias y altas. También disminuye la necesidad de post-tratamiento de efluentes, ya que se escala para que el efluente es totalmente absorbida por las plantas en operación normal. En el caso de sobrecarga, el efluente final, ya en parte mineralizada, se pueden desviar a los sistemas de alcantarillado municipal o de la infiltración del subsuelo en el suelo, tales como cunetas (Santos & Athayde Junior, 2008) y los círculos de banano (Vieira, 2006)

Varios tanques fueron desplegados evapotranspiración en los Estados Unidos y Brasil (Mandai de 2006, Pamplona y Venturi, 2004), incluso sin supervisión científica de lo que se conoce. La idea original se atribuye a Permacultor estadounidense Tom Watson, adaptado por los proyectos de permacultura a cabo en Brasil, principalmente en el Estado de Santa Catarina y la región del Distrito Federal (Mandai de 2006, Pamplona y Venturi, 2004). Los tanques sépticos seguido de un fregadero, cuando poco a escala y / o dispuestos en el área de la capa freática alta, son también los causantes potenciales de las aguas subterráneas por la infiltración de contaminantes y patógenos. Cinco millones de muertes son causadas por enfermedades transmitidas por el agua cada año. Esto ocurre no sólo por la falta de sistemas de tratamiento de aguas residuales, sino también por su sobrecarga o mal funcionamiento, especialmente en los países del tercer mundo. La introducción del concepto de separación en origen de la gestión de las aguas residuales municipales permite el tratamiento adecuado de los diferentes tipos de efluentes, de acuerdo con sus características. Esta es la clave de las soluciones técnicas para la reutilización eficiente del agua, la energía y los fertilizantes. Como se hace ahora en el tratamiento de aguas residuales industriales, la dilución de efluentes de baja y separación en origen son necesarias para obtener los sistemas económicos (Otterpohl, 2002). Entre las ventajas de la utilización de sistemas de plantas de tratamiento de aguas residuales son la mayor eficiencia posible en la elaboración, bajo costo de capital de un mínimo de mantenimiento, bajo consumo de energía, la tolerancia a la variabilidad de la carga, la armonía del paisaje, sin uso de productos químicos, la aplicación para el pulido sistemas de tratamiento de aguas residuales y de la comunidad o de otros usos domésticos.

El objetivo de este trabajo fue estudiar los procesos que intervienen en la gestión sistema, a través de la observación y análisis de laboratorio del sustrato de efluentes, y las plantas y también, específicamente, para producir información para el diseño del tanque y el comportamiento de las plantas utilizadas en el sistema.

Materiales y métodos Este sistema se ha aplicado en una escala completa en un hogar con dos residentes. El

TEvap fue construido en ferro-cemento, hecho en una zanja en el suelo, y el nivel inferior, las dimensiones de 1 metro, 2 metros de ancho y 2 metros de longitud. El borde del tanque duró unos 10 cm por encima de la superficie del suelo para evitar el escurrimiento del agua de lluvia en el sistema. Una cámara formada por la alineación de los neumáticos fue colocado en la

parte inferior del tanque, sin ningún tipo de mortero, de modo que el efluente puede salir de la cámara, pasando entre las llantas. Las aguas residuales de entrada se colocaron en esta cámara. Alrededor de la misma, se colocó una capa de escombros al lado de 45 cm de cerámica, cubriendo todo el fondo del tanque. Por encima, las capas se colocan con los siguientes grosores: 10 cm de grava, arena de 10 cm y 35 cm de suelo. A la salida del tanque fue colocado un tubo de drenaje de 50 mm de diámetro, 18 cm por debajo de la superficie del suelo en caso de fuga del tanque. Se instaló un tubo piezómetro (visita), hecha con tubos de PVC de 100 mm de diámetro, con acceso al túnel de neumáticos, cámaras subterráneas y mampostería en la entrada y salida del tanque para el mantenimiento y para recoger muestras del efluente cuando está presente. El buzón de salida se conectó a una zanja de infiltración para la eliminación de aguas residuales se desbordaron. En la superficie, tres plantas fueron sembradas de plátano (Musa cavendishii) distribuidos a lo largo del centro del tanque, ocumo (Xanthosoma sagittifolium) en mitad de la superficie del tanque y el beri (varias especies del género Canna) por la mitad. La figura 1 muestra el dibujo esquemático de la composición y estructura de las capas del tanque.

Después de la siembra, el depósito se llenó completamente con agua para dar cabida a los sustratos y la verificación de la capacidad neta de la cisterna. El volumen de agua que se introdujo inicialmente en el tanque se mide con un hidrómetro. Se creó una escala, correlacionando el volumen de agua contenido en el depósito con cada nivel de agua medida en el interior del piezómetro, con la ayuda de una cinta métrica. La calibración de esta escala se realizó mediante la adición progresiva de volumen conocido de agua en el tanque y comprobar el cambio en el nivel de antes del inicio de la operación del sistema. Así, fue posible determinar la capacidad de almacenamiento de agua en cada una de las diferentes capas del tanque. Después de este procedimiento, también se midió el volumen

de agua extraída del tanque con un sifón, para determinar la cantidad de agua libre en el sistema. El volumen restante se considera el volumen de agua retenida por capilaridad en las diferentes capas del sustrato. Para el inicio del funcionamiento del sistema, el tanque estaba conectado a la tubería de desagüe del inodoro.

El volumen de entrada en el tanque fue grabado por las lecturas diarias de un metro

velocimétricas, instalado en la tubería que alimenta el depósito, baño y un medidor de lluvia como Hellmann, con 200 cm ² de cuenca, que se encuentra cerca del tanque, que capturó el volumen se midió después de cada lluvia durante el período de recopilación de datos. El volumen de lluvia entre en el sistema se calcula multiplicando el valor de la lectura del indicador de área de la cisterna, teniendo en cuenta que todos los chuvaincidente en el tanque entró en el sistema. También se registran diariamente, con el nivel del contenido del tanque y los comentarios sobre la fuga o no el depósito en el periodo y otros acontecimientos. La supervisión del funcionamiento del sistema se realiza a través de la nota constante de la cantidad de veces que el inodoro fue lanzado, recoge la muestra trimestral compuesto de agua residual cruda, la lectura del medidor de lluvia después de cada lluvia, recogida de muestras trimestrales de los efluentes y lodos en los piezómetros, la lectura mensual de la altura de los lodos, recogidos de la mitad de las partes vegetativas de las plantas y los cambios semanales en el nivel de agua en el tanque.

Análisis Cualitativo Se recogieron muestras de las partes aéreas de taro plantados dentro y fuera del

sistema, el séptimo mes después del inicio de la operación del tanque para el análisis de coliformes totales y fecales. También se evaluaron las concentraciones de coliformes totales y fecales en una muestra de tallos de malanga desde el interior del tanque y en una muestra de taro toda la planta de lavado en el tanque de agua tratada con cloro. Parasitológico Los análisis se realizaron una vez en muestras de materia fecal de la familia de usuario los miembros del sistema en el séptimo mes, dos veces en muestras de suelo recolectadas dentro y fuera del tanque, el séptimo y el décimo de quinto mes, dos veces en las muestras efluente final, el mes séptimo y el décimo quinto y una vez en la muestra de aguas residuales, recogida en el interior del tanque, el séptimo mes. muestras de efluentes se recogieron en dos puntos - dentro y fuera del tanque, en diez fechas diferentes desde abril hasta octubre de 2008 para la consideración de los siguientes parámetros: coliformes totales (CT) y Escherichia coli por el método Colilert, sobre la base de NMP (número más probable), pH, conductividad, turbidez, demanda química de oxígeno (DQO), fósforo total (PO4), el nitrito (NO2), nitrato (NO3-), nitrógeno total (NT), oxígeno disuelto (OD ), demanda bioquímica de oxígeno (DBO 5, 20), sólidos totales (ST), sólidos suspendidos totales (SST), cloruro (Cl-) y la alcalinidad. Las características físico-químicas y bacteriológicas se realizaron LAQUO - Laboratorio de Calidad del Agua, la UFMS.

Toma de muestras y análisis se realizaron de acuerdo con los métodos estándar para ofwater Examen y Aguas Residuales (APHA, 2005). Los análisis de sustrato, tejido de la planta, los lodos de efluentes y los parásitos se realizaron en laboratorios especializados (externos).

Resultados y discusión de capacidad El volumen neto del tanque fue _ 1233, 992 _ de los cuales fueron ocupados por el agua

libre y 241 _ representaba el agua retenida por capilaridad en los materiales y sustratos de llenar el tanque. La capa inferior, que consiste en restos de cerámica, neumáticos y grava, que se extiende hasta una altura de 55 cm, a contar desde el fondo del tanque y tuvo un volumen de trabajo de 1195 _ (_ cm 21,70 a 1). La segunda capa, compuesto principalmente por arena y tierra, tiene un volumen de trabajo de 38 _ (_ cm 1,41 a 1). Se comprobó durante los ensayos

para comprobar los cambios en el nivel del tanque, que por debajo del nivel de 55 cm, el efecto de la evapotranspiración es casi nula, probablemente debido a que los sustratos - restos de cerámica, los neumáticos y la grava no-que permite el ascenso capilar el agua contenida en estas capas. Por lo tanto, hay que señalar la capacidad de almacenamiento de las capas de arena y tierra que, en este caso fue de 38 _. Así, en las condiciones estudiadas tanque, volúmenes superiores a este, en el sistema a la vez, podría causar el desbordamiento del sistema, independientemente de la tasa de evapotranspiración. Una posible manera de resolver este problema es la colocación de tiras verticales de suelo que barrerá a través de la profundidad del tanque, protegida con geotextil, lo que permite el ascenso capilar del agua almacenada en las capas inferiores, según lo propuesto por Lesika y Enciso

El gráfico de la figura 2 se muestra la entrada de volúmenes mensuales en el sistema (aguas residuales + lluvia) y los volúmenes mensuales de la extravasación o salida de efluentes en el período entre agosto y noviembre de 2008

Figura 2 - volumen mensual de entrada y salida en TEvap _ en el período comprendido entre agosto de 2008 y noviembre de 2008.

Estos resultados fueron considerados como consistentes con observaciones de campo sobre la fuga de la cisterna. Entre el 01.08.2008 y el 08.12.2008, el volumen de entrada en el tanque estaba compuesto por _ de 1.401,23 y 6.759,17 vertidos de aguas pluviales _ su origen en el baño, por un total de 8.160,4 _. De este total, el 80% abandonó el sistema a través de la evapotranspiración. Considerando que, para el período, la dilución de las aguas residuales por el agua de lluvia y su concentración por evaporación en 1233 _ volumen útil del tanque, que se estima que el contenido se redujo a 23% de su volumen original. Este hecho debería tenerse en cuenta al evaluar la calidad del efluente. Se observó que el número de usuarios en el estudio de salud fue variable, superando el número de habitantes previstos inicialmente dos. A medida que el funcionamiento ideal de TEvap proporciona una fuga mínima del efluente en condiciones normales de uso y funcionamiento, se concluye que las dimensiones adoptadas para el tanque estudiados no son adecuadas para el volumen de consumo para este grupo de usuarios registrados.

Considerando que, en promedio, cada persona utiliza el baño alrededor de 4 (cuatro) veces por día y el volumen de cada descarga varía entre 7 y 20 _ dependiendo del tipo de equipo, se puede estimar que el consumo promedio de agua por persona para el uso del inodoro, varía entre 21 y 60 lts d-1. Adoptado como base para el cálculo de un tanque de inodoro con una capacidad de 8 lts, se estima que el consumo per cápita de 32 lts. d-1.

Resultados y análisis cualitativos Los resultados de los análisis físico-químicos del efluente del tanque se compararon con los

resultados obtenidos por Rebolledo et al. (2007) para muestras de agua de crudo negro, cada uno compuesto de 6 lts. de agua, papel higiénico, heces y orina de 250 m _. Estos resultados se presentan en la Tabla 1.

A pesar de no ser adecuadamente TEvap un sistema de tratamiento de aguas residuales para las cuales podemos aplicar el concepto de "eficiencia" con el que evaluar la diferencia entre la calidad de las aguas residuales que entran y salen del depósito, la observación de los valores obtenidos fisicoquímicas de facilitar la comprensión del funcionamiento del sistema. Hay una buena eliminación de sólidos en suspensión y turbidez, probablemente debido al paso de los efluentes a través de la capa de arena y el suelo y proporcionan un flujo hacia arriba. Lo mismo puede decirse de los niveles de DQO y DBO 5, 20. No se puede decir, comparando los datos, que hubo una mayor concentración de la producción de efluentes en relación con el contenido del tanque.

El pH, conductividad, cloro y no se han modificado los parámetros microbiológicos

significativamente, mientras que la alcalinidad aumenta notablemente. Tanto el contenido de la cisterna, la salida de efluentes, a pesar de sufrir pelaevaporação constante la concentración de agua mostró valores más bajos para los parámetros analizados en comparación con los encontrados en el agua bruta negro presentado por Rebolledo et al. (2007). Esto puede significar que los procesos como la sedimentación, la descomposición de materia orgánica y filtrado por las raíces del suelo y la planta, que se producen en el tanque, las funciones del tratamiento de aguas residuales, es necesario seguir investigando para determinar sus índices de eficiencia.

La presencia de nutrientes como el fósforo y el nitrógeno en el efluente sugiere la

conveniencia de su uso como fertilizante, en terrenos pantanosos, por el que se introducen en las plantas.

Se detectó la presencia de coliformes totales en número más probable por gramo (NMP g-1) = 1,1 x 104 en muestras de la parte aérea de taro plantado en el interior del tanque y RPM g-1 = 1,2 x 102 en muestras de plantas desde el exterior del tanque. Sin embargo, no se detectó la presencia de coliformes fecales en las muestras del interior del tanque, y las muestras de la planta exterior de la cisterna había MPN g-1 = 3,9 x 10 para coliformes fecales. A partir de esta información preliminar, se puede afirmar que el consumo de estas plantas para la producción de alimentos podría ser recomendable, ya que se procede a lavar las hojas con hipoclorito de sodio o el ácido peracético, como se hace con otras verduras, como Srebernich (2007).

El análisis parasitológicos realizados en junio de 2008, indicó la presencia de los parásitos intestinales siguientes en muestras de heces de la familia de los miembros de usuario del sistema, Endolimax nana, Entamoeba coli, Entamoeba histolytica y Giardia lamblia, una muestra del efluente de la salida del tanque, Endolimax nana y Entamoeba coli en una muestra del líquido dentro del tanque, Endolimax nana, Entamoeba histolytica y Giardia lamblia, en una muestra de los lodos procedentes de la parte inferior del tanque, Endolimax nana, Entamoeba coli, Entamoeba histolytica y Strongyloides stercoralis.

En muestras de suelo tomadas de un lugar cerca de 3 metros desde el tanque, se ha

detectado la presencia de Strongyloides stercoralis. Sin embargo, en cuatro muestras de suelo tomadas desde el interior del tanque, a profundidades de hasta 10 cm, no se detectó la presencia de cualquier parásito. El análisis parasitológicos realizados en febrero de 2009, por triplicado, que se detectó la presencia de Strongyloides stercoralis en el efluente de la salida del tanque y de nuevo resultados negativos para la presencia de parásitos en dos muestras de suelo desde el interior del tanque. Por la presencia de huevos de helmintos y coliformes fecales en el efluente, no recomienda ningún tipo de reutilización para el riego de los métodos de infiltración del suelo mencionados anteriormente (Santos & Athayde Junior, 2008) Registro Fotográfico del proyecto

Incluso en los casos del diseño del subsistema, el volumen de aguas residuales se

derramaron del tanque es pequeño en comparación con el volumen que se infiltran en el suelo en caso de utilizar el sistema de drenaje y fosa séptica. Por lo tanto, podemos recomendar su aplicación en los hogares urbanos y peri-urbanas con el fin de reducir el impacto ambiental por el vertimiento de aguas residuales en arroyos y ríos.

El uso de agua y nutrientes contenidos en las aguas residuales por TEvap, mostró un buen potencial para su utilización en proyectos de condominios populares, que también podría incluir sistemas similares a TEvap, en línea, para apoyar a las coberturas entre los hogares.

Los riesgos de contaminación por el mantenimiento de TEvap no son mayores que presentan en los sistemas convencionales y también tienen beneficios adicionales en relación con el uso de agua y nutrientes para la producción de alimentos y la composición de la jardinería.

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12/11/2008

ANEXO IV : Bloques de suelo compactado