Agua potable procedente de la lluvia: sistemas descentralizados, experiencias, posibilidades y obstáculos
En el contexto de la nueva DIRECTIVA (UE) 2020/2184 DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO, de 16 de diciembre de 2020, relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano.
El proveedor de agua potable suministra en todo momento agua de alta calidad controlada desde sistemas centralizados. Al menos, eso es a lo que estamos acostumbrados en Alemania. Entonces, ¿por qué preocuparse por un suministro descentralizado de agua de lluvia? La escasez de agua, los problemas de calidad, la contribución a la protección contra las inundaciones y la protección de las fuentes naturales de agua potable son sólo algunas de las razones. Incluso en Alemania, los primeros pozos naturales se han secado en los últimos años. La situación en muchos países europeos es preocupante en algunos casos. Cada vez son más los países que informan de escasez de suministro durante los periodos secos. En Bélgica y los Países Bajos, los principales proveedores de agua están buscando activamente nuevas fuentes de agua porque temporalmente no pueden satisfacer la demanda. Los sistemas descentralizados de recogida de aguas pluviales, que tratan el agua no sólo con la calidad denominada de agua de proceso (DIN EN 16941-1), sino también con la calidad de agua potable, pueden contribuir a colmar estas crecientes lagunas de suministro. Este artículo técnico ofrece una visión de los fundamentos y enfoques de solución, así como ejemplos de sistemas implantados.
Ventajas e inconvenientes del agua de lluvia como fuente de agua para el abastecimiento de agua potable
En Alemania, actualmente sólo alrededor del 13 % del agua potable procede de lagos, embalses o aguas fluviales; alrededor del 70 % procede de aguas subterráneas o manantiales. Por tanto, en principio, el agua de lluvia ya forma parte integrante del suministro de agua potable. Una de las principales ventajas de utilizar agua de lluvia es que es respetuosa con el medio ambiente. Se pueden ahorrar sistemas de tuberías y energía y se pueden conservar los menguantes recursos de agua potable. Los depósitos de almacenamiento de agua de lluvia descentralizados también contribuyen a la gestión de las aguas pluviales, incluida la protección contra inundaciones. Además, la recogida y utilización del agua de lluvia permite ahorrar costes. La fácil disponibilidad del agua de lluvia como recurso renovable es también un aspecto positivo, aunque depende en gran medida de las condiciones climáticas. Debido a los periodos de sequía cada vez más largos provocados por el cambio climático, las cisternas de agua de lluvia también deben ser más grandes si el objetivo es la autosuficiencia, es decir, la independencia del proveedor de agua. Una gran ventaja del agua de lluvia es su buena calidad de base, ya que la primera etapa de tratamiento ya se realiza automáticamente por la evaporación previa en la atmósfera, que es extremadamente buena e incluso totalmente gratuita. No hay ningún filtro más barato, y además el agua de lluvia está libre de numerosas sustancias traza, como residuos de medicamentos. Por otro lado, existen retos que hay que tener en cuenta a la hora de utilizar el agua de lluvia. La disponibilidad irregular en periodos secos o regiones con precipitaciones irregulares es una desventaja. Además, la calidad del agua debe controlarse cuidadosamente y garantizarse mediante filtración y tratamiento. La infraestructura necesaria para la instalación de sistemas de recogida de agua de lluvia puede ser costosa y ocupar mucho espacio. También hay que tener en cuenta los materiales de los tejados, ya que algunos pueden liberar sustancias potencialmente nocivas. En general, la decisión de utilizar el agua de lluvia como fuente de agua potable requiere una evaluación exhaustiva de las condiciones locales, los recursos disponibles y las medidas de infraestructura necesarias. Una vez tomada la decisión de utilizar el agua de escorrentía de los tejados para un proyecto, deben seguirse los requisitos de la normativa nacional sobre agua potable en Europa. Éstas, a su vez, se basan en la Directiva europea (UE) 2020/2184 relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano, que, tal como se describe en el artículo (2) de la Directiva (UE) 2020/2184, se aplica al agua independientemente de su origen, es decir, también a las denominadas aguas de escorrentía de los tejados.
DIRECTIVA (UE) 2020/2184 relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano
eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/ALL/
Tras algunas críticas y revisiones, la nueva DIRECTIVA (UE) 2020/2184 DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 16 de diciembre de 2020 relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano entró finalmente en vigor el 12 de enero de 2021 . El objetivo se describe en el artículo (1):
"1. La presente Directiva se refiere a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano para todos en la Unión.
(2. Los objetivos de la presente Directiva son proteger la salud humana de los efectos adversos derivados de la contaminación del agua destinada al consumo humano, garantizando su salubridad y pureza, y mejorar el acceso al agua destinada al consumo humano."
El agua destinada al consumo humano se define en el artículo 2 del siguiente modo
"a) toda el agua, ya sea en su estado original o tras su tratamiento, destinada a beber, cocinar, preparar alimentos o a otros usos domésticos, tanto en locales públicos como privados, independientemente de su origen y de que se suministre a partir de una red de distribución o en camiones cisterna o se embotelle o contenga de otro modo, incluida el agua de manantial,
(b) todas las aguas utilizadas en una empresa alimentaria para la producción, el tratamiento, la conservación o la comercialización de productos o sustancias destinados al consumo humano".
En el artículo (3) se definen varias excepciones. Por ejemplo, la Directiva no se aplica a las aguas minerales naturales reconocidas. Los Estados miembros también pueden autorizar ellos mismos excepciones a la directiva:
"(a) las aguas destinadas exclusivamente a usos respecto de los cuales las autoridades competentes tengan la certeza de que la calidad del agua no tiene ningún efecto directo o indirecto sobre la salud de los consumidores afectados;
(b) las aguas destinadas al consumo humano procedentes de una red de abastecimiento individual de la que se extraigan menos de 10 metros cúbicos diarios de media o que abastezca a menos de 50 personas, siempre que el agua no se suministre en el transcurso de una actividad comercial o pública".
La siguiente excepción también se aplica a los pequeños proveedores de agua:
"(6) Los proveedores de agua que suministren por término medio menos de 10 m³ diarios en el transcurso de una actividad comercial o pública o que abastezcan a menos de 50 personas sólo estarán sujetos a los artículos 1 a 6 y a los artículos 13, 14 y 15 y a los anexos correspondientes de la presente Directiva."
Por una parte, esto significa que las normativas sobre agua potable de los distintos Estados miembros seguirán siendo diferentes. Por otro lado, la nueva directiva también permite más posibilidades de organizar el suministro de agua potable de forma más amplia. Los artículos 7 a 10 contienen disposiciones sobre el denominado "enfoque basado en el riesgo" y su aplicación. Los Estados miembros deben velar por que se aplique un enfoque basado en el riesgo al suministro, tratamiento y distribución de agua destinada al consumo humano, que abarque toda la cadena de suministro, desde la zona de captación hasta la extracción, tratamiento, almacenamiento y distribución del agua en el punto de uso. La directiva de la UE debía aplicarse antes del 12 de enero de 2026, además de algunos periodos transitorios ampliados (por ejemplo, PFAS).
En Alemania, el 24 de junio de 2023 entró en vigor la Ordenanza revisada sobre agua potable, que aplica elementos clave de la Directiva de la UE sobre agua potable a partir de 2020. "La Ordenanza revisada sobre agua potable (TrinkwV) prevé la introducción de una protección del agua potable basada en el riesgo, introduce nuevos parámetros y establece límites más bajos para contaminantes como el cromo, el arsénico y el plomo. Los operadores de sistemas de abastecimiento de agua están obligados a desmantelar o sustituir las viejas tuberías de plomo."
https://www.bundesgesundheitsministerium.de/service/begriffe-von-a-z/t/trinkwasser
Autorización
Existen grandes diferencias entre los países de la UE en cuanto a la autorización de sistemas descentralizados de abastecimiento de agua potable que utilizan como fuente el agua de escorrentía de los tejados. Inicialmente existe incertidumbre, ya que no existe una normativa específica normalizada ni siquiera una norma de ensayo para esta tecnología. Sin embargo, en principio, al igual que un sistema de pozo, se trata de un sistema denominado de autoabastecimiento, que no está prohibido por la normativa de abastecimiento de agua potable. Con respecto a la tecnología, la instalación y el uso de un sistema de autoabastecimiento de agua potable, existen definiciones en la Ordenanza alemana y europea sobre agua potable, según las cuales las autoridades sanitarias toman sus decisiones sobre la autorización y, por lo tanto, proporcionan especificaciones para probar la calidad del agua. Desde 2016, diversos ejemplos prácticos han demostrado que las autoridades sanitarias tienen opiniones muy diferentes sobre el tema del agua potable procedente de aguas de escorrentía de tejados, aguas superficiales y aguas de pozos. Hay autoridades sanitarias que consideran buenos estos sistemas descentralizados de autoabastecimiento y también los toleran tras comunicarse con el fabricante y los clientes privados. Existen especificaciones muy diferentes por parte de los empleados de cada autoridad sanitaria, según las cuales la calidad del agua debe y debería comprobarse a diversos intervalos tras el filtrado. A menudo, las especificaciones mayoritariamente verbales se sitúan en torno a 7-10 parámetros, por lo que se trata principalmente de los parámetros de ensayo para patógenos, ya que el agua de escorrentía de los tejados no supera los valores límite de la Ordenanza sobre agua potable para ninguna sustancia disuelta en los correspondientes materiales de los tejados, dependiendo de la región y el país. En el tratamiento de aguas superficiales o subterráneas, como el agua de pozo o de arroyo, también se especifican parámetros de ensayo como nitrato, nitrito, manganeso, hierro y minerales, que se analizan a intervalos regulares. Incluso con la autorización o tolerancia de la autoridad sanitaria, el ayuntamiento puede insistir en la obligación de conectar y utilizar el agua, que existe en Alemania desde 1935(https://de.wikipedia.org/wiki/Anschluss-_und_Benutzungszwang), siempre que el edificio pueda conectarse a la red de agua. Esto puede significar que un edificio debe estar conectado a la red central de abastecimiento de agua, pero sin extraer agua de ella. Esto se regula en las ordenanzas municipales. En muchos otros países europeos, sin embargo, se desconoce la obligación de conectar y utilizar el agua. A diferencia de la obligación de conexión, la obligación de utilización aún no se aplica en ningún sistema conocido. Sin embargo, tampoco está claramente definida una cantidad mínima exacta de compra de agua municipal.
En el caso de los sistemas de autoabastecimiento, que se instalan como complemento a la conexión de agua municipal, se cumple la obligación de conexión y también se utiliza agua potable del suministro municipal en periodos secos (cisterna vacía). El volumen de agua de lluvia almacenado en una cisterna alivia al proveedor de agua potable durante periodos secos más largos, especialmente en zonas (también en Alemania) donde el riego de jardines está prohibido debido a la escasez de agua. Cuando llueve mucho, las partes vacías de las cisternas alivian el alcantarillado de aguas pluviales. Las primeras autoridades locales también lo han reconocido. A partir del 1 de enero de 2024,Berliner Wasserbetriebe sólo cobrará el 10 % de las tasas de aguas pluviales si éstas se utilizan como agua de servicio en el edificio.
Tecnología del sistema
Con la serie AQUALOOP de agua potable a partir de agua de lluvia, INTEWA ha desarrollado una serie completa de sistemas listos para conectar con un volumen de tratamiento de 1.000 - aprox. 86.400 l/día y múltiplos del mismo. La empresa de Aquisgrán ya ha investigado, muestreado, optimizado e implementado con éxito la tecnología en numerosos proyectos durante los últimos 10 años. A continuación se explica el principio de funcionamiento con el ejemplo de un sistema para una vivienda unifamiliar AL-DW1000 RMF-40 SC con centro de bombeo RMF-SC 40.
El llamado "agua de escorrentía del tejado" se filtra primero con un prefiltro PURAIN ① antes de entrar en la cisterna.
La cisterna de agua de lluvia suele instalarse en el exterior del edificio como depósito de almacenamiento subterráneo. Dependiendo del tamaño del sistema, se suelen considerar cisternas de hormigón o depósitos de almacenamiento de plástico. Como el agua de escorrentía del tejado en las cisternas tiene un tiempo de residencia más largo y, por tanto, de contacto con el material, hay que tener cuidado de que no puedan entrar contaminantes en el agua a través de las paredes de la cisterna. En el caso de las cisternas de plástico, los proveedores deben disponer de certificados o declaraciones de conformidad sobre la idoneidad del material para el almacenamiento de alimentos.
El rebosadero del filtro PURAIN elimina la contaminación superficial. La trampilla antirretorno integrada impide la entrada de pequeños animales y suciedad en la cisterna. La maceta calmante ② evita que se remuevan los sedimentos del suelo. El sistema de bombeo RAINMASTER Favorit 40-SC ⑥ aspira el agua de lluvia de la cisterna a través de un tubo de aspiración ④ con filtro de aspiración flotante ③ y la presiona a través de la unidad de ultrafiltración AQUALOOP-direct ⑧. Gracias al pequeño tamaño de los poros de la membrana, de 0,02 µm, se retienen partículas, bacterias e incluso virus. Los picos de presión se amortiguan mediante un vaso de expansión ⑦. Tras esta filtración por membrana, el agua pasa por una unidad UV adicional ⑨ para una desinfección redundante antes de llegar a los consumidores. Cuando se abre un consumidor como inodoros, lavadoras, duchas, bañeras, lavabos y el sistema de jardín, la unidad de bombeo reconoce automáticamente una caída de presión y se pone en marcha. Si no hay suficiente agua de lluvia disponible, el RAINMASTER Favorit 40-SC suministra automáticamente agua potable a los consumidores a través de un suministro de agua de reposición integrado y certificado por la DVGW.
En zonas con niveles de contaminación atmosférica especialmente elevados, pueden ser necesarias o útiles fases de tratamiento adicionales:
Ósmosis inversa (OI)
Adsorción (carbón activado) para eliminar sustancias disueltas y
neutralización de sabores
Filtro en el punto de uso (POU) (antes del grifo de la cocina)
La necesidad de una de las etapas de tratamiento adicionales debe determinarse tras la instalación y la verificación de la calidad del agua obtenida.
La viabilidad económica de un sistema de este tipo depende de numerosos factores. Esta cuestión sólo se plantea si se dispone de agua suficiente como alternativa del proveedor de agua potable. Un sistema para una vivienda unifamiliar puede realizarse por menos de 10.000,00 euros. Con un consumo de agua de unos 190 m³/año para un hogar de 4 personas y unos costes de agua de 3,00 euros/m³, por ejemplo, podrían ahorrarse 570,00 euros/año. A esto hay que añadir unos costes de funcionamiento y análisis del agua de entre 150,00 y 300,00 euros al año. La filtración tiene una vida útil de más de 10 años sin materiales de sustitución. En zonas con agua dura, se puede prescindir de un sistema de ablandamiento por más de 3.000,00 euros y más de 150,00 euros al año en costes de funcionamiento. Si se puede prescindir de la cuota de conexión, se pueden ahorrar varios miles de euros. En zonas remotas, la cuota de conexión puede ser incluso bastante más cara que un sistema de aguas pluviales independiente. En el caso de los sistemas comerciales, los costes del sistema son mucho más favorables en términos relativos, lo que significa que la rentabilidad puede alcanzarse más rápidamente. La siguiente tabla ofrece una visión general de los diferentes tamaños de sistemas, cada uno de ellos sin cisterna de agua de lluvia:
Tabla 1: Resumen de las series de sistemas de agua potable de lluvia AQUALOOP
Denominación
| Descripción
|
|---|---|
| AL-Tap1600 |
|
AL DW1000
|
|
AL-DW3000 AL-DW6000 |
|
AL-DW9600 AL-DW19200 AL-DW28800 AL-DW38400 AL-DW57600 AL-DW86400 |
|
Supervisión, funcionamiento y mantenimiento con I-CONNECT
Un punto central en el tratamiento descentralizado del agua de escorrentía de los tejados hasta alcanzar la calidad de agua potable es la supervisión. Para ello, los sistemas de más de 9600 litros/día ya están equipados con el sistema de control I-CONNECT. Permite la supervisión a distancia. Se puede acceder al sistema en línea a través de un portal web o una aplicación. En el futuro, también está previsto controlar la calidad del agua en línea siempre que sea posible. Actualmente se realiza mediante análisis de laboratorio.
Referencias
Reequipamiento de una vivienda unifamiliar en Kelmis, Bélgica
El reequipamiento fue posible en este proyecto, ya que se pudo utilizar el sistema de tuberías existente.
Recogida de agua de lluvia de 120 m² de tejado
Almacenamiento en una cisterna exterior de 10 m³
Estación de membranas AQUALOOP con ultrafiltración en la cisterna
Tanque de almacenamiento de agua clara de 350 litros en el sótano para agua esterilizada
Extracción del depósito de agua limpia con RAINMASTER-Favourit 20-SC
Esterilización UV con 20 vatios para mayor seguridad
Aumento de presión en el sistema de tuberías existente
Conexión a ducha, lavadora, lavamanos, etc.
Reposición de agua potable a través del RAINMASTER con agua de la ciudad
Calidad del agua de lluvia
La calidad del agua de lluvia y el rendimiento de limpieza del sistema se analizaron tomando muestras en varios puntos del sistema global. Los resultados de los análisis muestran que la contaminación bacteriana del agua bruta procedente de la cisterna de agua de lluvia ya es muy baja. Ni la bacteria E. coli, un importante indicador de contaminación fecal, ni el patógeno Pseudomonas aeruginosa pudieron encontrarse en las muestras. Tras la ultrafiltración AQUALOOP, ya no se detectaron bacterias coliformes ni colonias bacterianas. La esterilización adicional con la lámpara UV proporciona seguridad adicional. Los valores límite de la Ordenanza de Agua Potable para "agua destinada al consumo humano" se cumplieron para todos los parámetros analizados (ver Tabla 1). Sólo se superó el valor de pH durante el primer muestreo. El motivo fue un enlodamiento alcalino de la cisterna de hormigón con cemento debido a una medida de reparación.
Tabla 2: Resultados de los análisis del sistema de aguas pluviales AQUALOOP, 1 de abril de 2014, fuente: Institut für Wasser- und Abwasseranalytik GmbH.
Parámetros
| Unidad | Valor límite (según TVO) 2014 | Agua de lluvia | Tratamiento por AQUALOOP |
| Escherichia coli | /100ml | 0 | 0 | 0 |
| Enterococos | /100ml | 0 | 0 | 0 |
| Bacterias coliformes | /100ml | 0 | 2 | 0 |
| Recuento de colonias 22 °C | /ml | 100 | 11 | 0 |
| Recuento de colonias 36 °C | /ml | 100 | 12 | 0 |
Pseudomonas Aeruginosa | /100ml | -- | 0 | 0 |
| COT | mg/l | -- | 3 mg/l | 2,8 mg/l |
| Calcio | mg/l | 22,4 | ||
| magnesio | mg/l | <0,5 | ||
| Conductividad a 25°C | μs/cm | 2790 | 215 | |
| Cobre | mg/l | 2 | 0,008 |
Sede de la empresa INTEWA en Aquisgrán
En la sede de la empresa en Aquisgrán, INTEWA recoge el agua de escorrentía del tejado de la nave en un depósito de fibra de vidrio de 30 m³ apto para alimentos con el fin de tratar el agua potable para la empresa utilizando la tecnología AQUALOOP. Un laboratorio reconocido toma muestras periódicas del agua de acuerdo con la TVO. La cisterna también se utiliza como depósito de retención en caso de lluvias torrenciales.
| Rendimiento del agua de lluvia del tejado de la nave | aprox. 380 m³ / año |
| Consumo de agua de lluvia | aprox. 90 m³/año |
| Utilización: | Agua, café, té, lavamanos Fregadero, lavavajillas, limpieza Cerveza y limonada |
Gracias a la gran superficie del tejado, la empresa es autosuficiente en agua.
Como aún queda agua de lluvia, se pensó en cómo sería posible difundir la concienciación sobre la descentralización del uso del agua de lluvia y hacerla accesible a más gente. Así nació la idea de producir cerveza y limonada, "beeRAIN" y "RAINade", a partir del agua de lluvia tratada. beeRAIN y RAINade no son bebidas producidas industrialmente, sino bebidas elaboradas con los más altos estándares en pequeñas cervecerías artesanales de Bélgica. El agua de escorrentía tratada de los tejados se transporta a la fábrica de cerveza cercana en un camión cisterna. Las bebidas RAINwater se venden a los clientes a precio de coste. Sin embargo, las cantidades de producción son muy limitadas.
Rimac, Croacia
La primera gran planta comercial se entregó en diciembre de 2023 para la planta de Rimac en Nevera, con un volumen de tratamiento de 100 m³/día. Su cometido es producir agua potable a partir del agua de lluvia en el parque industrial de Rimac y en la producción de coches eléctricos. Antes de que el agua entre en la cisterna, es prelimpiada por el filtro PURAIN. Una bomba Biox bombea el agua de lluvia desde la cisterna a los depósitos de membrana AQUALOOP. Éstos están equipados con 11 estaciones de membrana que constan de 66 cartuchos de membrana. El sistema suministra hasta 100 m³ de agua de escorrentía de tejado tratada al día. El sistema UV instalado en la tubería de presión se utiliza para la desinfección adicional del agua antes de que se canalice a través del sistema de bombeo (PROFI) hasta las griferías de los consumidores.
Resumen y perspectivas
En cada vez más países de la Unión Europea, el suministro de agua potable procedente de aguas subterráneas, ríos y lagos escasea temporalmente debido al cambio climático. Incluso en Alemania, los primeros pozos naturales se han secado en los últimos años. Los usuarios finales y los proveedores de agua buscan nuevas fuentes de agua y han redescubierto el agua de escorrentía de los tejados. Con los métodos de tratamiento adecuados, esta antigua agua de lluvia puede tratarse hasta alcanzar la calidad de agua potable en sistemas descentralizados de recogida de aguas pluviales y puede contribuir de forma valiosa a colmar estas crecientes lagunas de abastecimiento. La nueva DIRECTIVA (UE) 2020/2184 DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano , que finalmente entró en vigor el 12 de enero de 2021 , describe los requisitos para la calidad necesaria de esta agua. Con una nueva serie de sistemas listos para conectar, el experto en agua INTEWA de Aquisgrán muestra que esta forma de producción descentralizada de agua potable a partir del agua de escorrentía de los tejados es ahora tecnológicamente factible e incluso muy adecuada para el reequipamiento. Los sistemas más antiguos instalados hasta la fecha funcionan de forma estable y segura desde hace más de 10 años. En los actuales proyectos de investigación y desarrollo se está perfeccionando sobre todo la tecnología de sensores en línea para poder controlar a distancia la calidad del agua y seguir ampliando el importante componente del "aprovechamiento del agua de lluvia" para asegurar el suministro de agua.
Autor: Oliver Ringelstein, INTEWA GmbH
Más información:
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