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ARTICULO DE INVESTIGACION
ARQUITECTURA
ENERO - NOVIEMBRE DEL 2016
UNIVERSIDAD LA SALLE CANCUN
COORDINACIÓN DEL PROYECTO. Dr. Arq. Marco Antonio Gutierrez Vázquez
AUTORES. Alumnos de Séptimo y Octavo Semestre.
Análisis y propuesta de solución del volumen de aguas residuales sobre el
manto freático de la colonia Rancho Viejo municipio de Isla Mujeres
Quintana roo, México.
ANTECEDENTES:
1La contaminación del agua es un problema local, regional y mundial y está
relacionado con la contaminación del aire y con el modo en que usamos el recurso
de la tierra. El crecimiento demográfico, la industrialización y la concentración
urbana, contribuyen a lo que es una amenaza para el hombre contemporáneo, el
deterioro de su medio ambiente. Desde su origen, los grupos humanos se
establecieron en las cercanías de los ríos, lagos o áreas costeras, por su
dependencia vital del medio acuático, provocando así los primeros indicios del
deterioro de la calidad del agua y evidenciando la contaminación.
La contaminación del agua es incorporación al agua de materias extrañas como
microorganismos, productos químicos, residuos industriales y de otros tipos, o
aguas residuales. Estas materias deterioran la calidad del agua y la hacen inútil
para los usos pretendidos.
La contaminación del agua es producida por varias cosas, o factores, entre los
cuales figuran ocho importantes, o mejor dicho, existen
8 razones más significantes para la contaminación del agua
12. Microorganismos patógenos. Son los diferentes tipos de bacterias, virus,
protozoos y otros organismos que transmiten enfermedades como el cólera, tifus,
gastroenteritis diversas, hepatitis, etc. En los países en vías de desarrollo las
1 CONAGUA (2010). 2 CONAGUA (2010).
2
enfermedades producidas por estos patógenos son uno de los motivos más
importantes de muerte prematura, sobre todo de niños.
Normalmente estos microbios llegan al agua en las heces y otros restos orgánicos
que producen las personas infectadas. Por esto, un buen índice para medir la
salubridad de las aguas, en lo que se refiere a estos microorganismos, es el
número de bacterias coliformes presentes en el agua. Según los índices de
medición de la Organización Mundial de la Salud (OMS) en el agua potable debe
de haber 0 colonias de coliformes por cada 100 ml, y un máximo de 200 colonias
por 100 mililitros de agua para nadar.
2. Desechos orgánicos. Son el conjunto de residuos orgánicos producidos por los
seres humanos, ganado, etc. Incluyen heces y otros materiales que pueden ser
descompuestos por bacterias aeróbicas, es decir en procesos con consumo de
oxígeno. Cuando este tipo de desechos se encuentran en exceso, la proliferación
de bacterias agota el oxígeno, y ya no pueden vivir en estas aguas peces y otros
seres vivos que necesitan oxígeno. Buenos índices para medir la contaminación
por desechos orgánicos son la cantidad de oxígeno disuelto (OD) en el agua, o la
Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)
3. Sustancias químicas inorgánicas. En este grupo están incluidos ácidos, sales y
metales tóxicos como el mercurio y el plomo. Si están en cantidades altas pueden
causar graves daños a los seres vivos, disminuir los rendimientos agrícolas y
corroer los equipos que se usan para trabajar con el agua.
4. Nutrientes vegetales inorgánicos. Nitratos y fosfatos son sustancias solubles en
agua que las plantas necesitan para su desarrollo, pero si se encuentran en
cantidad excesiva inducen el crecimiento desmesurado de algas y otros
organismos provocando la eutrofización de las aguas. Cuando estas algas y otros
vegetales mueren, al ser descompuestos por los microorganismos, se agota el
oxígeno y se hace imposible la vida de otros seres vivos. El resultado es un agua
maloliente e inutilizable.
5. Compuestos orgánicos. Muchas moléculas orgánicas como petróleo, gasolina,
plásticos, plaguicidas, disolventes, detergentes, etc. acaban en el agua y
permanecen, en algunos casos, largos períodos de tiempo, porque, al ser
productos fabricados por el hombre, tienen estructuras moleculares complejas
difíciles de degradar por los microorganismos.
6. Sedimentos y materiales suspendidos. Muchas partículas arrancadas del suelo
y arrastradas al agua, junto con otros materiales que hay en suspensión en las
aguas, son, en términos de masa total, la mayor fuente de contaminación del
agua. La turbidez que provocan en el agua dificulta la vida de algunos organismos,
y los sedimentos que se van acumulando destruyen los lugares de alimentación o
3
de desove de los peces, rellenan lagos o pantanos y obstruyen canales, ríos y
puertos.
7. Sustancias radiactivas. Isótopos radiactivos solubles a veces se presentan en el
agua y, a veces, se pueden ir acumulando, alcanzando concentraciones
considerablemente más altas en algunos tejidos vivos que las que tenían en el
agua.
8. Contaminación Térmica. El agua caliente liberada por centrales de energía o
procesos industriales eleva la temperatura de ríos o lagos, disminuyendo su
capacidad de contener oxígeno y afectando a la vida de los organismos.
Contaminación de Aguas Subterráneas
El agua freática es el agua subterránea que constituye una fuente muy importante
para extraer agua para beber y para riego agrícola, pero como su proceso de
renovación es muy lento, resulta una fuente de agua fácil de agotar. Por otra parte,
la contaminación del agua subterránea puede considerarse permanente.
Algunas bacterias y la mayoría de los contaminantes sólidos son removidas o
eliminadas cuando el agua superficial contaminada se filtra en el suelo a los
mantos acuíferos. Pero este proceso puede llegar a ser sobrecargado por grandes
volúmenes de desechos domésticos e industriales. A pesar de que el suelo si
retiene algunas sustancias contaminantes, no puede retener ni virus ni muchas
sustancias químicas orgánicas, las cuales se disuelven en las aguas subterráneas.
Las aguas subterráneas no pueden depurarse por sí mismas, ya que las corrientes
de éstas son lentas y no turbulentas, y los contaminantes no se diluyen ni se
dispersan fácilmente. Es difícil, también, que se lleve a cabo el proceso de
descomposición aeróbica, ya que es muy poco el oxígeno debajo de la tierra, y las
colonias de bacterias anaeróbicas son muy dispersas y no son suficientes para
descomponer la materia. Para que las aguas subterráneas contaminadas puedan
liberarse por sí mismas de los desechos contaminantes tienen que pasar cientos
de miles de años.
Investigadores3 coincidieron en la urgencia de tomar cartas en materia de
protección al medio ambiente debido a que las consecuencias del cambio
climático ocasionado por la contaminación y una cultura de desprecio a la
naturaleza, ha dañado seriamente la mayoría de los ecosistemas del mundo, que
en México ya tienen algunas consecuencias claras.
La Conagua avanza en el estudio de sus impactos; sus modelos numéricos
proyectan saber qué pasará en México en términos climáticos en el año 2100 y
aportar elementos para la toma de decisiones, además durante el reciente foro
3 Michel Rosengaus Moshinsky(SMN),2007
4
nacional se resaltó que la afectación más crítica por los cambios de temperatura
sería en la recarga de los mantos acuíferos
4La contaminación de las aguas en la península de Yucatán llegó a tal grado que
desde hace una década, para conseguir agua limpia, las personas deben
obtenerla de pozos con hasta 30 metros de profundidad.
5La primera capa, a donde llegaban los pozos de las casas y en las comunidades,
fue contaminada por las fosas sépticas, por lo que ahora se tiene que excavar más
profundo para encontrar líquido de mejor calidad.
El funcionario explicó que muchos pozos pluviales alcanzan entre cinco y seis
metros, incluso llegan a 10 y hasta 25 metros, y mucha agua que se escurre de las
calles va sobre esos hoyos, contaminando capas más profundas.
Por lo anterior, para obtener agua de calidad se tiene que alcanzar entre 20 y 30
metros de profundidad, pero desde hace una década en ciertos lugares el recurso
a esta profundidad tampoco es apto.
Comentó que el centro de Mérida tiene mucho tiempo sin agua limpia en el
subsuelo, así como en las áreas densamente pobladas donde no hay sistemas de
tratamiento y la mayoría tiene sumideros; no hay siquiera fosas, como en colonias
antiguas.
Los mantos se contaminan por todos los depósitos de las aguas residuales
cuando le jalamos al escusado, cuando se tira la comida al fregadero y va de
forma directa a lo que antes era el pozo donde se captaba el agua, es decir, al
manto freático, lo que contamina poco a poco; el problema se agrava cuando
todas las casas vecinas hacen lo mismo”, detalló.
Destacó que en algunos fraccionamientos nuevos se instalan sistemas de
tratamientos de agua colectivos para contrarrestar el problema, pero se requiere
que tengan sus plantas para tratarlas, que por lo regular tienen eficiencia de más
del 90 por ciento.
Es por lo tanto necesario hacer una investigación profunda sobre los volúmenes
de contaminantes que se están inyectando al manto freático de la colonia rancho
viejo municipio de Isla Mujeres Quintana Roo, México como parte de un análisis
que se tiene que realizar en todo el estado.
4 Alicia Carrasco(SIPSE 2013) 5 Eduardo Batllori Sampedro, titular de la Secretaría de Desarrollo Urbano y Medio Ambiente (Seduma 2007)
5
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
De acuerdo a investigaciones del doctor Mauricio Cecilio Domínguez Aguilar,
especialista del Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN
(Cinvestav), así como de José Zaldívar Pérez, presidente de Fundación Ámbito
Caribe, cada año más de 14 mil toneladas de heces fecales son filtradas al
subsuelo, mientras que más de 11 millones 250 mil metros cúbicos de aguas
residuales contaminan los mantos freáticos a consecuencia de fugas en las redes
de drenaje administradas por Aguakan, en el municipio de Benito Juárez e Isla
Mujeres Quintana Roo.
De no corregirse esta situación se pone en peligro la salud de la población de
escasos recursos –al menos 200 mil personas– asentadas en colonias irregulares
en la periferia de Cancún y las delegaciones antes mencionadas, entre las cuales,
según Zaldívar Pérez, se incrementa hasta en 20 por ciento anual las afecciones
en la piel y los males gastrointestinales y, al mismo tiempo, se atenta también
contra la principal fuente de ingresos del municipio: el turismo y sus playas.
Zaldívar expuso la gravedad del problema durante el IV Foro Mundial del Agua
celebrado en la Ciudad de México el año pasado. Allí reveló que el agua del
subsuelo en Benito Juárez e Isla Mujeres presenta un color amarillento y olor
fétido, debido a la alta concentración de materia fecal y otros contaminantes como
detergentes y grasas.
En el caso de Puerto Morelos es muy similar la consistencia y olor del líquido, sólo
que es la misma agua supuestamente tratada por la concesionaria del servicio,
Aguakan, a decir de Félix Ortiz, tesorero de la Federación Turística de Quintana
Roo y secretario del Consejo de Promoción Turística de Puerto Morelos.
Problema ampliamente reconocido
La contaminación del agua no es asunto nuevo. Fue reconocido públicamente por
primera vez a fines del 2004 por el exdirector de Participación Ciudadana de
Benito Juárez, Jaime Hernández Zaragoza.
Este problema, conocido por la Comisión Nacional del Agua (CNA), la Comisión
de Agua Potable y Alcantarillado (CAPA) y la concesionaria Aguakan, ya no se
podía ocultar más y se dieron entonces los primeros brotes de enfermedades
gastrointestinales y en la piel.
Las zonas más afectadas, principalmente, fueron y son las colonias marginadas.
La falta de agua y redes de drenaje en esos asentamientos obliga desde entonces
a la población de escasos recursos a utilizar el agua del subsuelo a través de
pozos que ellos mismos, sin saberlo, previamente han contaminado al utilizar
cenotes y huecos naturales en el suelo para eliminar las aguas negras,
detergentes y grasas, además de metales pesados venenosos para el organismo.
6
Colonias como Rancho Viejo (figura 1) han sido las más susceptibles a que sus
habitantes contraigan enfermedades cutáneas e intestinales debido a la cercanía,
entre casa y casa, de las fosas sépticas, cuyos desechos orgánicos se filtran o
conectan con los cauces subterráneos de donde se extrae el agua a través de
pozos artesanales, sin que se dé tiempo a la eliminación de los coliformes fecales.
Figura 1
Según el (Cinvestav)6 más de 200 mil personas no cuentan con un sistema de
drenaje adecuado.
Según el especialista del Cinvestav del Instituto Politécnico Nacional7 en su
investigación, con base en niveles de percepciones salariales, se desprende que
más de 200 mil personas en los municipios de Benito Juárez y Isla Mujeres (donde
se ubica Cancún y la zona continental de Isla Mujeres) dependen del 30 por ciento
de la población económicamente activa, con ingresos de entre uno y dos salarios
mínimos. Son quienes, en su gran mayoría, habitan en las zonas marginadas o
colonias irregulares, así como en las regiones ubicadas en las orillas de la ciudad,
carentes de drenaje.
En su investigación, el especialista señala que 146 mil personas cuentan con
redes de drenaje pero no lo usan, lo que agrava la situación. Explica también que
once millones 250 mil metros cúbicos de aguas residuales contaminan los mantos
freáticos a consecuencia de fugas en las redes de drenaje administradas por
Aguakan.
Lo anterior es una muestra de la gravedad del problema, de ahí que se convoque
a las autoridades a tomar medidas drásticas para resolverlo en forma integral. De
lo contrario, afirma, se pone en alto riesgo la principal fuente de sostenimiento
económico de la población de Benito Juárez, sin descartar a municipios como Isla
6 Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN(2004) 7 Mauricio Cecilio Domínguez Aguilar. Cinvestav (2004)
7
Mujeres, Cozumel y Solidaridad, donde la contaminación avanza a pasos
agigantados.
Benito Juárez, añade el investigador, es el gran delta de los ríos subterráneos de
la península de Yucatán, donde se ubica el mayor afluente del mundo con estas
características, debido a la porosidad del subsuelo y que lo hace sumamente
susceptible de contaminarse.
La solución, opina, está en construir plantas de tratamiento en cada
fraccionamiento, colonia o región, porque ya resulta anticuado y hasta obsoleto
construir redes gigantescas de drenaje, que son poco funcionales porque
presentan innumerables fugas.
Para tener una idea mas clara de la contaminación a los mantos freáticos en la
colonia rancho viejo se realizó, un censo cuantitativo para conocer la cantidad de
habitantes por lote como el estado de las instalaciones sanitarias de sus
respectivas ubicaciones. Y así poder obtener la cantidad de litros inyectados a los
mantos freáticos en 10 parcelas registradas en la oficina de catastro municipal del
municipio de isla mujeres (Figura 2).
PARCELA 313 ( COLONIA VICTORIA) = 310 LOTES
PARCELA 323 ( LA ETERNA JUVENTUD) = 98 LOTES
PARCELA 326 ( COLONIA GUADALUPANA) = 190 LOTES
PARCELA 327 ( COLONIA EL TRIUNFO) = 136 LOTES
PARCELA 463 ( SAN ANTONIO) = 143 LOTES
PARCELA 464 ( COLONIA EL BOSQUE) = 144 LOTES
PARCELA 465 ( COLONIA AMERICAS) = 107 LOTES
PARCELA 485 ( COLONIA EL PARAISO) = 187 LOTES
PARCELA 488 ( COLONIA LA LOMA) = 139 LOTES
PARCELA 745 ( COLONIA 7 DE SEPTIEMBRE) = 230 LOTES
TOTAL DE SOLARES 1684
Figura 2. Parcelas encuestadas.
Todo esto nos lleva a plantear las siguientes preguntas de investigación, buscando
los siguientes objetivos.
PREGUNTAS DE LA INVESTIGACION:
A) ¿Se cuenta con la infraestructura necesaria para el tratamiento de aguas
residuales en la colonia rancho viejo?
8
B) ¿Todas las viviendas cuentan con un sistema de tratamiento de aguas
residuales apropiado?
C) ¿La mayor parte de aguas residuales creadas por los humanos son
inyectadas de forma directa al manto freático en la colonia Rancho Viejo
municipio de Isla Mujeres, Quintana Roo?
D) ¿Es posible dotar a esta colonia con un sistema adecuado de tratamiento
de aguas residuales?
E) ¿Cuántos litros de aguas residuales se inyectan al manto freático en la
colonia Rancho Viejo en el municipio de Isla Mujeres Quintana Roo?
OBJETIVOS:
OBJETIVO GENERAL:
Evitar que se sigan contaminando los mantos freáticos en Quintana Roo.
OBJETIVOS PARTICULARES:
1. Hacer una revisión precisa de cuantas viviendas están inyectando aguas
residuales sin tratamiento al manto freático en la colonia Rancho Viejo.
2. Evitar que se sigan contaminando los mantos freáticos.
3. Dar una propuesta de solución para el manejo de una forma adecuada de las
aguas residuales en la colonia Rancho Viejo municipio de isla mujeres Quintana
Roo.
RESULTADOS DE LA ENCUESTA:
Para llegar a los resultados se encuesto cada una de las 10 parcelas tomando en
cuenta la siguiente metodología de análisis, por ejemplo
para la parcela la parcela el triunfo se realizó de la
Tabla 1 siguiente manera, (tabla 1, tabla 2, Figura 3,4,5)
EDADES HABITANTES HABITANTES
EDAD DE HABITANTES [MENOR A 5
AÑOS]
8 6%
EDAD DE HABITANTES [5-10 AÑOS]
20 16%
EDAD DE HABITANTES [11-20 AÑOS]
33 26%
EDAD DE HABITANTES [21-50 AÑOS]
59 46%
EDAD DE HABITANTES [50-80 AÑOS]
9 7%
EDAD DE HABITANTES [MAYOR A 80
AÑOS]
0 0%
9
OPCIÓN SERVICIO DE DRENAJE MUNICIPAL
% SERVICIO DE DRENAJE MUNICIPAL
FOSA SÉPTICA
% FOSA SÉPTICA
RETIRO DE RESIDUOS DE FOSA SÉPTICA
CON PIPA
% RETIRO DE RESIDUOS DE FOSA SÉPTICA
CON PIPA
PLANTA DE TRATAMIENTO
DOMÉSTICA
% PLANTA DE TRATAMIENTO
DOMÉSTICA
PLANTA DE TRATAMIENTO
DOMÉSTICA
% SISTEMAS DE SEPARACIÓN DE AGUAS GRISES Y
NEGRAS
SI 2 7% 14 52% 14 52% 0 0% 9 33%
NO 25 93% 13 48% 13 48% 27 100% 18 67%
Tabla 2
Figura 3
Figura 4
10
Figura 5
Obteniéndose resultados generales de todas las parcelas (figura 6, 7, 8, 9,10, 11).
Figura 6
Figura 7
11
Figura 8,9
Figura 10 Figura 11
CONCLUSIONES:
A) ¿Se cuenta con la infraestructura necesaria para el tratamiento de aguas
residuales en la colonia rancho viejo?
R. como podemos observar en la figura 10 nos muestra que no hay servicio de
drenaje municipal.
B) ¿Todas las viviendas cuentan con un sistema de tratamiento de aguas
residuales apropiado?
R. solo el 29% (Figura 12) de los habitantes cuentan con fosa séptica.
12
C) ¿La mayor parte de aguas residuales creadas por los humanos son
inyectadas de forma directa al manto freático en la colonia Rancho Viejo municipio
de Isla Mujeres, Quintana Roo?
R. el 71% (Figura 12) de las aguas residuales son inyectadas al manto freático.
D) ¿Es posible dotar a esta colonia con un sistema adecuado de tratamiento
de aguas residuales?
R. SI es posible.
E) ¿Cuántos litros de aguas residuales se inyectan al manto freático en la
colonia Rancho Viejo en el municipio de Isla Mujeres Quintana Roo?
R. si tomamos como referencia con esta muestra que de los 1684 lotes
encuestados que el 71% (figura 10) de los lotes inyectan aguas negras y aguas
jabonosas al manto freático nos da un total de 1195 lotes y considerando que el
promedio de habitantes por lote es de 5 personas y cada persona suministra un
promedio de 250 lts de agua por día por lo tanto el suministro en promedio 1500
lts por lote al día de residuos al subsuelo y si en la muestra tenemos 1195 lotes
nos darán un total de 1793,460 lts x día, y si consideramos que el 75% del gasto
de agua se utiliza para servicios de lavado y desalojo de residuos sólidos
tendremos una infiltración total de 1,345,095 lts x día de aguas negras y
aguas jabonosas.
Por lo tanto se plantea la siguiente propuesta de solución en la instalación
sanitaria en los lotes para la zona de rancho viejo:
La instalación sanitaria es el conjunto de tuberías de conducción, conexiones,
trampas, céspoles, etc. necesarios para la evacuación, recolección y conducción
de las aguas negras y grises. La instalación sanitaria propuesta capta el agua de
desecho de los muebles de la casa como son fregaderos, lavaderos, lavabos y
duchas (aguas jabonosas) y los conducirá hacia una trampa de grasas para
eliminar las grasas y una vez sin grasas, el agua jabonosa, se conducirá a un
campo de oxidación con la finalidad de filtrar el agua a través de una jardinera filtro
que permitirá que el agua filtrada sea usada para riego del jardín y la hortaliza. En
cuanto a los excrementos se usará un Sanitario Ecológico Seco, consiste en
utilizar la orina y las excretas y convertirlos en fertilizantes mientras permanecen
con la humedad el calor y el oxígeno balanceado.
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Tratamiento de Aguas Residuales
A. TRAMPA DE GRASAS: Las aguas grises se reciben en una trampa de grasas
que tiene dos funciones: retener las grasas, que forman una nata en la superficie
del agua, y sedimentar los sólidos, que se asientan en el fondo.
B. FILTRO JARDINERA: El agua tratada sale de la trampa y se dirige hacia una
jardinera que en la entrada y salida están rellenas de tezontle y sirven para
distribuir el agua. La sección central o intermedia se rellena de arena mezclada
con tierra y es donde se siembran las plantas de pantano donde se atrapan los
sólidos8.
Figura 14
8 Guia de construcción Green Home
14
MANTENIMIENTO: Para evitar olores la trampa de grasas debe contar con una tapa que permita, a su vez, la aeración. El buen funcionamiento de este sistema requiere que se remueva la nata de grasa una vez al mes, utilizando una coladera. Una vez hecho esto, se puede enterrar la nata o incorporarla a la composta. Para remover los sólidos acumulados, es necesario vaciar el agua de la trampa con una cubeta y aplicarla al filtro. Posteriormente, se quitan los sólidos con un cucharón o una palita. Los sólidos también se pueden integrar a la composta o enterrarse. Esta actividad se puede hacer cada dos o tres meses. Sanitario Ecológico Seco 1. Materiales: Un bote de 19lts, tablas y clavos, un asiento estándar. 2. Paso: Cortará y atornillamos las caras de la caja. El bote dentro de la caja a 1cm por debajo de la tapa 3. Paso: Colocará el bote a 4cm al frente de la caja en el centro para cortar. 4. Paso: Cortará la apertura para el bote en la tapa de la caja 5. Paso: Quitará las patas que están debajo del asiento para que tenga contacto directo con la caja. 6. Paso: Marcará los orificios para el asiento y lo atornillará a la caja. Pinte o barnice la caja para facilitar la limpieza. Pondrá dentro de la caja el bote y listo. 7. Paso: Se colocará con una puerta o abertura al patio (permacultura). Se le pueden poner ruedas al bote para facilitar su movimiento. 8. Paso: El resultado del uso del HECES deberá estar mezclado con hojas, aserrín, y residuos de árboles y plantas que mescladas con los residuos sólidos se constituirá en abono para las flores del jardín y el Riego de plantas ornamentales9.
9 Guia de construcción Green Home
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Bibliografia: Comision nacional del agua CONAGUA (2010). Michel Rosengaus Moshinsky (SMN),2007. SMN Servicio Metereologico Nacional
Alicia Carrasco (SIPSE 2013).
Eduardo Batllori Sampedro, titular de la Secretaría de Desarrollo Urbano y Medio
Ambiente (Seduma 2007).
Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional
IPN (2004)
Mauricio Cecilio Domínguez Aguilar. Cinvestav (2004).
Direccion de catastro del municipio de Isla mujeres.
Guia de Construccion Green Home.
