PATRIMONIO, URBANISMO Y MEDIO AMBIENTE DEL AULA A LA RED

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IMPLUVIUM

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Les invito a una profunda reflexión sobre su enfoque hacia lo que representa el caos según el filósofo alemán Novalis: EL AGUA. Gracias a este pequeño ejercicio de discernimiento, cuatro estudiantes de Ingeniería Civil y Territorial de la Politécnica de Madrid abanderaremos el lema “Innovation Makes The World Better: Urban sustaninabilityen la fase final del concurso “Tsinghua-Santander World Challenges of the 21st Century Program ” El equipo desarrollará la idea en el campus de la Universidad de Pekín, debatirá y competirá con otros seis equipos sobre este problema tan a la orden del día y sobre el que tenemos tanto que decir las generaciones futuras.

Ya el maestro Leonardo da Vinci en el s. XVI nos hablaba del agua como “La fuerza motriz de la naturaleza”: Movimiento…desplazamiento…ciclos. Estas fueron las palabras que nos hicieron pensar a nosotros en relación a lo que un adelantado a su tiempo anunciaba.

¿Realmente nos estamos moviendo por preservar las reservas? Desgraciadamente la respuesta es un no rotundo, y como cuatro ingenieros en potencia no pueden cambiar que la población mundial esté creciendo de manera exponencial, debemos sacarle partido a nuestros recursos.

Back to the basics”: debemos volver a la idea de ser autosuficientes, movernos por un cambio hacia la dirección del autoabastecimiento.

El agua como recurso inagotable sigue siendo una manera utópica y antigua de pensar, dado que actualmente , con los datos sobre la mesa se puede afirmar que sólo un 2,5% del agua es dulce y un 0,97% es apta para el consumo humano. Esto nos lleva a reflexionar una vez más sobre el incansable malgasto y su derroche innecesario.

Nuestro proyecto, estudia otras vías de reutilización. Cualquier comentario o sugerencia será bienvenida y estudiada. Trataremos de responder tres preguntas básicas para hacer comprender al lector cuál ha sido el hilo de nuestra investigación.

¿Por qué implementar IMPLUVIUM?

El número once de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas para el 2030, hace referencia a “las ciudades y comunidades sostenibles”. Queremos contribuir a este objetivo tratando de desarrollar un sistema que sea capaz de reducir el malgasto de agua de la ciudad y sus costes derivados en un 50% del agua consumida. Implementado correctamente, el sistema podría también: favorecer el acceso a agua potable en países en desarrollo, evitar las inundaciones y reducir la contaminación.

¿Qué solución ofrece IMPLUVIUM?

Desarrollaremos un sistema de circulación de agua inteligente, basado en la creación de una red de edificios inteligentes capaces de recoger agua de lluvia a través de su techo verde y el suelo drenante del que está dotada la superficie del solar, procesarla y reutilizarla una y otra vez después de la siguiendo la idea de autosuficiencia cíclica.

Paso 1. Recolección de agua.

Tratando de cubrir la máxima superficie urbana, se utilizará un pavimento drenante y un jardín en la azotea para dirigir el agua a un tanque de agua colocado bajo el edificio que se utiliza como punto de partida y final dentro del ciclo.

El agua recolectada deberá pasar siempre por un proceso de filtración y desinfección Cloración si viene del pavimento o del edificio, y UVGI si procede del jardín.

Paso 2. Distribución de agua por todo el edificio.

Para mover el agua en todo el sistema, entran en el ciclo un conjunto de tuberías destinadas cada una a una comanda función concreta.

Primera filtración. El filtro se encuentra en el techo y en el pavimento drenante. El agua de lluvia transita a través de una arena con granulometría concreta para evitar que otras partículas dañen el filtro situado justo después para retener las partículas más pequeñas. Este filtro es capaz de tratar el 55% del agua de lluvia total.

Después de la filtración, el agua puede seguir diferentes caminos:

Tubería gris: el agua pasa a través de un sistema UV para asegurarnos la eliminación de posibles bacterias existentes. Entonces, el agua o bien puede dirigirse al depósito de agua limpia o ser utilizado por el sistema de calefacción; el camino se determina mediante una válvula de distribución controlada de una aplicación de la tecnología inteligente. Cuando está programado correctamente, es capaz de decidir cuáles son las necesidades de agua del edificio.

Tubería roja: el agua que el filtro no ha sido capaz de tratar, o la que viene del pavimento drenante, se traslada a un tanque más pequeño que contiene un sistema de filtrado, similar a la anterior utilizado en el techo. Después de pasar por este filtro, el agua se incorpora directamente al tanque principal.

Tanque de agua limpia: recoge el agua de las tuberías rojas y grises y emplea un proceso de cloración en el cual la concentración de éste debe que superar el punto de rotura para desinfectar el agua. Este proceso es el equivalente a la radiación UV por lo que está listo para ser utilizado como aguas grises.

Tubería verde: en virtud de la demanda de los vecinos se bombea el agua potable a las diferentes plantas para ser utilizado en los aparatos sanitarios y domésticos como lavadoras. Esta tubería también recoge el agua que, después de ser utilizado en un piso, se podría utilizar en los de abajo que como agua gris. El sistema tiene las mismas válvulas que se utilizaron en la tubería de color gris después de que el primer filtro por lo que si no se necesita la cosecha de agua en una planta de la válvula gira para permitir que el agua vuelva tanque de agua limpia.

El agua utilizada en el inodoro no puede ser utilizado de nuevo, va directamente al colector sanitario, todo el resto del agua se envía de nuevo al depósito y el ciclo comienza de nuevo.

Paso 3. Crear el Sistema Inteligente.

Para este proyecto vamos a utilizar Internet of Things (IO sensórica) para hacer que el sistema hidráulico controlable desde un programa codificado en Python usando una Raspberry pi cero.

Vamos a entrenar al sistema para tener la capacidad de comprender la demanda de los  hogares y hacer circular el agua de acuerdo a la misma. Además, estaremos midiendo constantemente el nivel del agua en el tanque por debajo, luego si uno tiene exceso de agua, y las de los edificios que la rodean están en necesidad, el sistema podría transferir el agua de uno a los demás. Este proceso dotará a este edificio de autosuficiencia a nivel de barrio, y, finalmente, con el sistema completamente entrenados, a un nivel de la ciudad entera.

¿Quién financia IMPLUVIUM?.

El primer condicionante que nos será la dependencia climática. Después de un estudio más profundo, hemos estimado que la precipitación anual que se necesita para que este proyecto sea rentable será de 400 ml por año, y esto ocurre en el 80% de los países del mundo.

Los principales inversores serían los gobiernos con el apoyo de las Naciones Unidas por el problema que podría suponer si no se toman ciertas medidas, luego podríamos pedir subvención a la administración a cambio de reducir las emisiones. Otra ventaja considerable de nuestro proyecto es que el sistema sanitario es insuficiente y por supuesto inaceptable en los países en desarrollo, como Brasil o la India. A partir de este cambio podríamos sensibilizar a la población sobre la sostenibilidad.

Es importante tener en cuenta la reducción de los gastos de agua que la aplicación de IMPLUVIUM supone.

Utilizando como ejemplo Madrid y de acuerdo con los datos de Ayuntamiento, en total los hogares de Madrid consumen 144,120,536 m3/ año. El coste/m3 es de 1,83 €, alrededor de 2 USD / m3. Se supone que el 50% de esta agua se utiliza para cubrir las necesidades de agua gris, lo que significa que anualmente 72.060.268 m3, traducida en términos monetarios, la aplicación de IMPLUVIUM en una ciudad supondrá un ahorro de 144,120,536 dólares/año.

El coste de la implementación del sistema por edificio es 13.679 dólares, en Madrid hay 129,085 edificios, por lo que el total del sistema será 1,765,753,715 USD (+ servidor).

Así que, con cualquier otra fuente de financiación, el período de retorno de la inversión será de 12 años y una cuarta, que es sensiblemente baja, suponiendo que los beneficios secundarios de este gasto.

Tras este proyecto debemos agradecer a la Cátedra de Ingeniería Civil: Ordenación del Territorio, Urbanismo y Medio  Ambiente por habernos puesto en contacto con este concurso y al equipo de promotores THU-SAN que va a hacer posible esta experiencia.

EQUIPO DE IMPLUVIUM

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