Solución de abastecimiento de agua potable en zonas rurales dispersas

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Universidad de los Andes
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA
Solución de abastecimiento de agua potable en zonas rurales dispersas
a partir de la cosecha de aguas lluvias en el departamento del Chocó –
Colombia. Caso de estudio: Quibdó e Istmina.

Aman Alexander Asprilla Gamboa

Tesis II

TESIS II DE MAESTRÍA

INGENIERÍA CIVIL

SOLUCIÓN DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE EN

ZONAS RURALES DISPERSAS A PARTIR DE LA COSECHA DE

AGUAS LLUVIAS EN EL DEPARTAMENTO DEL CHOCÓ –

COLOMBIA. CASO DE ESTUDIO: QUIBDÓ E ISTMINA

PRESENTADO POR:

AMAN ALEXANDER ASPRILLA GAMBOA

ASESOR: JUAN SALDARRIAGA VALDERRAMA

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA, Departamento

de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C.

2025

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Tesis II

Contenido

INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 11

OBJETIVOS ........................................................................................................... 13

2.1.

Objetivo general ............................................................................................... 13

2.2.

Objetivos específicos ....................................................................................... 13

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA .......................................................................... 14

3.1.

Zona rural ......................................................................................................... 16

3.1.1.

Zona Rural Colombia ............................................................................... 16

3.1.2.

Zona rural dispersa ................................................................................... 18

3.1.3.

Zona rural dispersa departamento del Chocó ........................................... 18

3.2.

Cobertura de abastecimiento de agua potable en Colombia ............................ 19

3.2.1.

Cobertura de abastecimiento de agua potable en el departamento del Chocó

3.3.

Antecedentes .................................................................................................... 23

3.3.1.

Antecedentes: Sistemas diferenciales de abastecimiento de agua potable y

tiramiento individual de agua para consumo humano. ........................................... 23

3.3.2.

Antecedentes: Experiencias mundiales .................................................... 30

3.4.

Objetivo de Desarrollo Sostenible en Colombia .............................................. 33

DEPARTAMENTO DE CHOCÓ – COLOMBIA ................................................. 35

4.1.

Descripción general del departamento del Chocó ........................................... 35

4.1.1.

Demografía y población ........................................................................... 37

4.2.

Importancia del Chocó como área de estudio .................................................. 38

4.3.

Condiciones climáticas del departamento del Chocó ...................................... 39

4.3.1.

Clima general ............................................................................................ 39

4.3.2.

Características de la pluviosidad .............................................................. 40

DEMANDA DE AGUA ......................................................................................... 44

5.1.

Demanda de agua según Organización Mundial de la Salud ........................... 44

5.2.

Demanda de agua Para Colombia .................................................................... 44

5.2.1.

Resolución 0330 de 2017 ......................................................................... 44

5.2.2.

Resolución 844 de 2018 ........................................................................... 45

5.2.3.

Reglamento Técnico Del Sector Agua Potable Y Saneamiento Básico -

RAS, Título J .......................................................................................................... 45

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Tesis II

TRATAMIENTO Y DESINFECCIÓN DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO

6.1.

Sistemas de Tratamiento de Agua para Uso Individual en Comunidades Rurales

6.2.

Tratamiento de agua para zonas rurales dispersas ........................................... 52

SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE AGUAS LLUVIAS .................................... 57

7.1.

Componentes ................................................................................................... 58

7.1.1.

Captación .................................................................................................. 58

7.1.2.

Conducción y recolección ........................................................................ 60

7.1.3.

Interceptor de primeras lavado ................................................................. 61

7.1.4.

Almacenamiento ....................................................................................... 63

7.1.5.

Tratamiento ............................................................................................... 65

7.2.

Parámetros de diseño ....................................................................................... 65

7.2.1.

Factor técnico ........................................................................................... 65

7.2.2.

Factor económico ..................................................................................... 65

7.2.3.

Factor social .............................................................................................. 66

7.3.

Costos ............................................................................................................... 66

7.3.1.

Costos de implementación (

𝐶𝑖) ................................................................ 67

7.3.2.

Costos de operación (CO)......................................................................... 69

7.3.3.

Costos de mantenimiento (MC) ................................................................ 70

NORMATIVA Y REGULACIONES APLICABLES AL ABASTECIMIENTO DE

AGUA LLUVIAS .......................................................................................................... 72

8.1.

Normatividad a nivel mundial ......................................................................... 72

8.2.

Colombia .......................................................................................................... 72

8.3.

Calidad de agua potable ................................................................................... 76

CASOS DE ESTUDIO ........................................................................................... 77

9.1.

Descripción de vivienda tipo: Vivienda de interés social rural ....................... 77

9.2.

Metodología ..................................................................................................... 81

9.2.1.

Datos de Precipitación .............................................................................. 82

9.2.2.

Procesamiento de información meteorológica ......................................... 83

Valores atípicos ...................................................................................................... 83

Valores faltantes ..................................................................................................... 84

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Tesis II

9.2.3.

Criterios de diseño .................................................................................... 84

Procedimiento de diseño ......................................................................................... 85

Precipitación Promedio mensual ................................................................................ 87

9.3.

Diseño del Sistema ........................................................................................... 90

9.3.1.

Escenario 1: Diseño de Sistema de Cosecha de Aguas Lluvias para

Vivienda Rural Nueva ............................................................................................ 90

9.3.2.

Escenario 2: Adaptación de Sistema de Cosecha de Aguas Lluvias para

Vivienda Rural Existente ........................................................................................ 92

9.4.

Resultado Caso de estudio en Istmina – Chocó ............................................... 94

9.4.1.

Precipitación Istmina ................................................................................ 94

Escenario 2: Adaptación de Sistema de Cosecha de Aguas Lluvias para Vivienda
Rural Existente – caso de estudio Istmina – Chocó.............................................. 109

9.5.1.

Precipitación Quibdó – Chocó ................................................................ 115

10.

CONCLUSIONES ............................................................................................ 129

11.

RECOMENDACIONES .................................................................................. 132

12.

BIBLIOGRAFIA .............................................................................................. 133

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Ilustración 1 Zona rural Colombina - DNP 2000. ...................................................................................... 17

Ilustración 2. Cobertura de acueducto con sistemas convencionales.......................................................... 20

Ilustración 3. Número de municipios por rango de coberturas mediante sistemas a nivel urbano -

Acueducto .......................................................................................................................................... 21

Ilustración 4. Número de municipios por rango de coberturas mediante sistemas a nivel rural - Acueducto

........................................................................................................................................................... 21

Ilustración 5. Cobertura de acueducto (REC). DNP - 2024 ........................................................................ 22

Ilustración 6. Indicadores asociados a metas ODS con las cuales tiene compromisos el IDEAM a través de

la subdirección de Hidrología. (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales
(IDEAM), 2023) ................................................................................................................................ 34

Ilustración 7. Mapa cartografía oficial del IGAC. (2017) .......................................................................... 36

Ilustración 8. Cobertura de acueducto (REC). DNP. .................................................................................. 38

Ilustración 9. Precipitación Media Total Anual Promedio Multianual 1981 - 2010 - IDEAM 2014 ......... 41

Ilustración 10. Mapa Precipitación anual del Departamento del Chocó - IDEAM .................................... 43

Ilustración 11. Filtro cerámico purificador de agua (fuente: alfa) .............................................................. 48

Ilustración 12. Unidad de Filtración de Agua a nivel domiciliario - Universidad Mayor de San Simón

Bolivia ............................................................................................................................................... 49

Ilustración 13. agua potable mediante el proceso SODIS - Meera & at 2008 ............................................ 50

Ilustración 14. Filtro de carbón activado .................................................................................................... 51

Ilustración 15. filtro multicapa ................................................................................................................... 51

Ilustración 16. filtro de osmosis inversa y luz ultravioleta (fuente: evans) ................................................ 52

Ilustración 17. Criterios de ponderación selección de alternativa zona de estudio. .................................... 53

Ilustración 18. Matriz multicriterio selección sistema de tratamiento zona rural dispersa ......................... 54

Ilustración 19. Sistema de captación de agua lluvias (Organización Panamercana de la Salud, 2004) ...... 57

Ilustración 20. Área efectiva de techo (Secretaría del Medio Ambiente de la Ciudad de México (Sedema),

2020). ................................................................................................................................................. 59

Ilustración 21. Tipos de canaletas (imagen de referencia) fuente: Rain Gutters solution ........................... 60

Ilustración 22. Canaletas con malla para evitar la contaminación por hojas (Hernandez Martínez, 2019).60

Ilustración 23. Canaleta con rejilla y válvula para el lavado para las primeras lluvias (Hernandez

Martínez, 2019). ................................................................................................................................ 61

Ilustración 24. Interceptor de Primeras Aguas (Organización Panamericana de la Salud, 2004). .............. 62

Ilustración 25. tanque construido en concreto ............................................................................................ 64

Ilustración 26. tanque de almacenamiento plástico de prefabricado tipo botella (Pavco Wavin) ............... 64

Ilustración 27. Planta Tipología “T” VRST - Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio (2021). .......... 78

Ilustración 28. Isometría Tipología en “T” VRST - Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio (2021). 78

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Tesis II

Ilustración 29. Vivienda de Interés Social Rural – (fuente: https://minvivienda.gov.co/vivienda-de-interes-

social-sgr/vivienda-de-interes-social-rural) ....................................................................................... 79

Ilustración 30. Corte Transversal vivienda modificada - fuente propia 2024 (REVIT) ............................. 80

Ilustración 31. Isometría vivienda modificada - fuente propia 2024 (REVIT) ........................................... 80

Ilustración 32. Planta arquitectónica Tipología en “T” VRST ................................................................... 81

Ilustración 33. Representación puntaje Z. (Avellaneda Franco, 2020) ....................................................... 83

Ilustración 34. área de cubierta - Vivienda de interés Social Rural (Departamento Nacional de Planeación

(DNP), 2017) ..................................................................................................................................... 85

Ilustración 35. Diagrama de flujo para el diseño del sistema de cosecha de aguas lluvias en una vivienda

nueva - Elaboración propia. ............................................................................................................... 91

Ilustración 36. Diagrama de flujo para el diseño del sistema de cosecha de aguas lluvias en una vivienda

existente- Elaboración propia. ........................................................................................................... 93

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Tesis II

Tabla 1. Categoría de Ruralidad - DDRS-DNP en el marco de la Misión para la Transformación del

Campo (2014) .................................................................................................................................... 17

Tabla 2. Revisión bibliográfica. Prototipo de cosecha inteligente de agua lluvia para mejorar la eficiencia

energética residencial en Bogotá - Universidad Distrital ................................................................... 23

Tabla 3. Revisión bibliográfica. Rainwater Harvesting and Treatment: State of the Art and Perspectives 24

Tabla 4. Revisión bibliográfica. Analysis and Comparison of Sustainable Water Filters .......................... 25

Tabla 5. Revisión bibliográfica. Rainwater harvesting systems for urban developments - IWA publishing

2015 ................................................................................................................................................... 26

Tabla 6. Revisión bibliográfica. A Comparative Analysis of Rainwater Harvesting System and

Conventional Sources of Water - Abdul Salam Khan 2023 .............................................................. 26

Tabla 7. Revisión bibliográfica. Sustainability of rainwater catchment systems for small island

communities - 2018 ........................................................................................................................... 28

Tabla 8. Revisión bibliográfica. Pollutant Removal Efficiency in a Rainwater Treatment System in

Roztocze National Park (Poland) ....................................................................................................... 29

Tabla 9. Contexto mundial de la utilización de tecnologías de aguas lluvias ............................................. 32

Tabla 10. población departamento del Chocó por subregión 2024. (Plan de desarrollo departamento de

Chocó 2024 - 2027) ........................................................................................................................... 37

Tabla 11. Dotación neta máxima por habitante (Res 0330 de 2017 - Art 43) ............................................ 44

Tabla 12. Demandas de agua de acuerdo con lo estipulado en el RAS- Rural (Avellaneda Franco, 2020) 45

Tabla 13. Análisis de resultado evaluación multicriterio ........................................................................... 56

Tabla 14. Volumen de separación óptimo (Moreno Lozano, 2020) ........................................................... 62

Tabla 15. Normatividad: Visión Mundial. .................................................................................................. 72

Tabla 16. Normatividad en materia de abastecimiento y aguas lluvias: Colombia .................................... 73

Tabla 17. Características fisicoquímicas del agua para consumo humano (Avellaneda Franco, 2020) ..... 76

Tabla 18. Área Tipología VRST- Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio (2021). ............................ 79

Tabla 19. Especificaciones técnicas vivienda parámetro de la investigación ............................................. 81

Tabla 20. Estaciones Climatológicas empleadas - IDEAM 2024 ............................................................... 82

Tabla 21. Descripción de nivel de aprobación ............................................................................................ 82

Tabla 22. Coeficiente de escorrentía para diferentes materiales (Ministerio de Ambiente, Vivienda y

Desarrollo Territorial, 2010) .............................................................................................................. 86

Tabla 23. Dotación neta máxima por habitante según la altura sobre el nivel del mar de la zona atendida -

RES 0330 de 2017 ............................................................................................................................. 87

Tabla 24. Resumen de los parámetros pluviométricos para el municipio de Istmina (2004-2024) -

elaboración propia ............................................................................................................................. 95

Tabla 25. Precipitación promedio mensual y días de lluvia - Quibdó ........................................................ 95

Tabla 26. Resultados Escenario 1. Istmina - Precipitación promedio. ....................................................... 98

Tabla 27. Resultados escenario 1. Istmina - precipitación del año más lluvioso (2022) .......................... 100

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Tesis II

Tabla 28. Resultados escenario 1. Istmina - precipitación del año más seco (2015) ................................ 102

Tabla 29. Resultados escenario 1. Istmina - precipitación del año con más días de lluvia (2005) ........... 104

Tabla 30. Resultados escenario 1. Istmina - precipitación del año con menos días de lluvia (2020) ....... 107

Tabla 31. Resultados escenario 2. Istmina - precipitación del año más seco (2015) ................................ 109

Tabla 32. Resultados escenario 2. Istmina - precipitación del año con menos días de lluvia (2020) ....... 112

Tabla 33. Resumen de los parámetros pluviométricos para el municipio de Quibdó (2004-2024) -

elaboración propia ........................................................................................................................... 115

Tabla 34. Precipitación promedio mensual y días de lluvia - Istmina ...................................................... 116

Tabla 35. Resultados escenario 1. Quibdó con 2.5m³ - precipitación del año más seco (2016) ............... 118

Tabla 36. Resultados escenario 1. Quibdó - precipitación del año con menor número de días lluviosos

(2023) .............................................................................................................................................. 120

Tabla 37. Resultados escenario 2. Quibdó con 4m³ - precipitación del año más seco (2016) .................. 122

Tabla 38. Resultados escenario 2. Quibdó con 2.5m³ - precipitación del año más seco (2016) .............. 123

Tabla 39. Resultados escenario 2. Quibdó con 3m³ - precipitación del año con menor número de días

lluviosos (2023) ............................................................................................................................... 125

Tabla 40. Resultados escenario 2. Quibdó con 2.5m³ - precipitación del año con menor número de días

lluviosos (2023) ............................................................................................................................... 126

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Ecuación 1 Indicador de Cobertura de servicio públicos ........................................................................... 19

Ecuación 2. Costo inicial sistema de recolección. ...................................................................................... 67

Ecuación 3. Costo inicial sistema de pretratamiento. ................................................................................. 68

Ecuación 4. Costo implementación de almacenamiento (in Situ). ............................................................. 68

Ecuación 5. Costo implementación de almacenamiento (prefabricado) ..................................................... 68

Ecuación 6. Costo de implementación del sistema de recolección de aguas lluvias. ................................. 68

Ecuación 7. Costo de consumo energético de la bomba ............................................................................. 69

Ecuación 8. Costo desinfección .................................................................................................................. 69

Ecuación 9. Costo de operación del sistema de recolección de aguas lluvias ............................................ 70

Ecuación 10. Costo de mantenimiento sistemas de pretratamiento ............................................................ 70

Ecuación 11. Costo de inspección .............................................................................................................. 71

Ecuación 12. Costo de Limpieza ................................................................................................................ 71

Ecuación 13. Estimación precipitación promedio diaria ............................................................................ 86

Ecuación 14. Estimación precipitación promedio diaria para 29 de febrero. ............................................. 87

Ecuación 15. Estimación precipitación promedio mensual ........................................................................ 87

Ecuación 16. Determinación de la demanda............................................................................................... 88

Ecuación 17. Determinación de la oferta diaria .......................................................................................... 89

Ecuación 18. Determinación de la oferta mensual ..................................................................................... 89

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Gráfico 1. Precipitación Anual en el Municipio de Istmina (2004-2024) – comparación. ......................... 96

Gráfico 2. Precipitación promedio mensual y días de lluvia - Istmina ....................................................... 96

Gráfico 3. Nivel del Tanque (m³) - precipitación promedio diaria. ............................................................ 99

Gráfico 4. Nivel del Tanque (m³) - precipitación año más lluvioso (2022) .............................................. 101

Gráfico 5. Nivel del Tanque (m³) - precipitación año más seco (2015) ................................................... 103

Gráfico 6. Nivel del Tanque (m³) - precipitación año con más días de lluvia (2005) ............................... 106

Gráfico 7. Nivel del Tanque (m³) - precipitación año con menos días de lluvia (2020) ........................... 108

Gráfico 8. Nivel del Tanque de 5m³ - precipitación año más seco (2015) ............................................... 111

Gráfico 9. Nivel del Tanque de 2.5m³ - precipitación año más seco (2015) ........................................... 111

Gráfico 10. Nivel del Tanque de 5m³ - precipitación del año con menos días de lluvia (2020) ............... 113

Gráfico 11. Nivel del Tanque de 2.5m³ - precipitación del año con menos días de lluvia (2020) ............ 114

Gráfico 12. Precipitación anual en el municipio de Quibdó (2004-2020) -comparación ......................... 116

Gráfico 13. Precipitación promedio mensual y días de lluvia - Quibdó (2004-2024) ............................. 117

Gráfico 14. Nivel de Tanque 2.5m³ - Quibdó - año 2016 ......................................................................... 119

Gráfico 15. Nivel de Tanque 2.5m³ - Quibdó - año 2023 ......................................................................... 121

Gráfico 16. Nivel de Tanque 2.5m³ - Quibdó - año 2016 ......................................................................... 124

Gráfico 17. Nivel de Tanque 2.5m³ - Quibdó - año 2016 ......................................................................... 124

Gráfico 18. Nivel de Tanque 3m³ - Quibdó - año 2023 ............................................................................ 127

Gráfico 19. Nivel de Tanque 2.5m³ - Quibdó - año 2023 ......................................................................... 128

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1. INTRODUCCIÓN

El  acceso  al  agua  potable  es  un  derecho  humano  fundamental  reconocido  por  la
Organización de las Naciones Unidas (ONU) y es esencial para la salud, el bienestar y el
desarrollo sostenible de las comunidades en todo el mundo. Colombia no es la excepción,
mediante la Sentencia T-740/11 de la corte constitucional “El agua se considera como un
derecho  fundamental  y,  se  define,  de  acuerdo  con  lo  establecido  por  el  Comité  de
Derechos Económicos, Sociales y Culturales, como “el derecho de todos de disponer de
agua  suficiente,  salubre,  aceptable,  accesible  y  asequible  para  el  uso  personal  o
doméstico” (Corte Constitucional de Colombia, 2011). A pesar de esto, en muchas zonas
rurales dispersas de Colombia, el acceso al agua potable es limitado debido a la falta de
infraestructuras adecuadas de abastecimiento y tratamiento de agua.

En Colombia existen Políticas públicas que trabajan en miras de garantizar el servicio y
ampliar la cobertura en la ruralidad (Departamento Nacional de Planeación (DNP), 2017)
a menudo se requiere de un mayor enfoque en la implementación de soluciones
sostenibles para garantizar la cantidad y la calidad para satisfacer las necesidades de agua
potable de las comunidades rurales dispersas.

El departamento del Chocó, a pesar de su extraordinario potencial hídrico, presenta los
índices más bajos de cobertura en abastecimiento de agua potable, una problemática que
se agrava especialmente en las zonas rurales dispersas. Resulta paradójico que una región
reconocida como la más rica en ríos y con la mayor pluviometría no solo de Colombia,
sino también de las más altas a nivel mundial, enfrente esta situación. Este escenario
refleja un evidente abandono por parte del gobierno nacional y la ausencia de políticas
públicas efectivas para reducir las brechas de desigualdad y mejorar la competitividad de
la región.

La  escasez  de  acceso  a  agua  potable  constituye  un  desafío  crítico  a  nivel  mundial,
afectando de manera significativa a comunidades en zonas rurales dispersas, donde las
condiciones  climáticas  y geográficas  adversas agravan la problemática. En el  contexto
colombiano, el  departamento  del  Chocó se presenta como  un ejemplo  emblemático de
estas dificultades, caracterizado por su alta precipitación y la consiguiente necesidad de
encontrar  soluciones  innovadoras  y  sostenibles  para  mejorar  los  indicadores  en  el
suministro de agua potable, porque en los indicadores se ocupa los últimos puestos a nivel
país, solamente antes de Vichada y Vaupés. En este sentido, la cosecha de agua de lluvia
emerge  como  una  opción  prometedora,  aprovechando  las  condiciones  naturales  del
entorno.  Este  documento  aborda  la  exploración  y  evaluación  de  la  viabilidad  y
aplicabilidad de la cosecha de agua de lluvia como una medida efectiva para mejorar el
acceso  al  agua  potable  en  zonas  rurales  dispersas  de  alta  precipitación,  considerando
aspectos climáticos, tecnológicos y normativos.

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Tesis II

Este estudio contribuye al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible,
especialmente en relación con el acceso universal al agua potable y la gestión sostenible
de los recursos hídricos. Con ello, se busca no solo mejorar las condiciones de vida de las
comunidades rurales del Chocó, sino también generar conocimientos aplicables a otras
regiones con retos similares en Colombia y América Latina.

Este  documento  busca  explorar  a  fondo  la  implementación  de  sistemas  de  cosecha  de
aguas  lluvias  en  lugares  donde  las  condiciones  climatológicas  lo  permitan  como  el
departamento del Chocó, con un enfoque específico en zonas rurales dispersas.

Además de evaluar la viabilidad técnica y económica de esta alternativa en los municipios
de  Quibdó  e  Istmina,  a  través  de  una  metodología  que  integra  el  análisis  de  las
condiciones  climáticas  locales, la evaluación de tecnologías  disponibles y el  diseño de
sistemas  adaptados  a  contextos  específicos,  este  estudio  busca  ofrecer  soluciones
aplicables y sostenibles para las comunidades rurales dispersas de la región. Asimismo,
se analizarán las regulaciones y normativas existentes en relación con la cosecha de agua
en un contexto global y nacional.

Esta investigación aborda también las implicaciones sociales y culturales de estas
tecnologías, considerando la importancia de involucrar a las comunidades en el diseño,
implementación y mantenimiento de los sistemas. Además, se hace un énfasis en el marco
normativo colombiano, identificando oportunidades y barreras para la adopción de este
tipo de soluciones. Al vincular el análisis técnico con una perspectiva integral, la
investigación no solo propone sistemas eficaces desde el punto de vista operativo, sino
también adaptados a las realidades socioeconómicas del Chocó.

El análisis de los escenarios específicos de Quibdó e Istmina, mediante la consideración
detallada  de  datos  pluviométricos  y  condiciones  socioeconómicas,  permitirá  generar
percepciones valiosas sobre la efectividad de la cosecha de agua de lluvia en estas áreas.
Además,  se  abordará  la  necesidad  de  considerar  soluciones  complementarias  para
garantizar  la  sostenibilidad  a  largo  plazo,  reconociendo  la  variabilidad  climática  y  la
posible insuficiencia de la cosecha de agua de lluvia en momentos específicos.

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Tesis II

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo general

Identificar soluciones para mejorar el acceso al agua potable en zonas rurales dispersas
con alta precipitación, analizando la viabilidad y aplicabilidad de la cosecha de agua de
lluvia, considerando criterios técnicos y normativos aplicables. Caso de estudio:
municipios de Istmina y Quibdó, en el departamento del Chocó.

2.2. Objetivos específicos

• Evaluar las condiciones climáticas de las zonas rurales en estudio para identificar

áreas con potencial óptimo para la cosecha de agua de lluvia como fuente de
abastecimiento de agua potable.

• Analizar detalladamente las tecnologías y sistemas de cosecha de agua de lluvia,

evaluando su adecuación para zonas rurales con alta precipitación, considerando
eficiencia técnica, viabilidad económica y sostenibilidad.

• Investigar las regulaciones y normativas aplicables a la cosecha de agua de lluvia,

identificando marcos legales y criterios técnicos relevantes en términos de calidad
y cantidad de agua.

• Desarrollar una metodología para diseñar sistemas de cosecha de agua de lluvia

en escenarios teóricos, considerando la diversidad climática y el comportamiento
de estos sistemas en entornos específicos.

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Aman Alexander Asprilla Gamboa

Tesis II

3. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

El mundo en la actualidad se enfrenta a una crisis de agua, según el Banco Interamericano
de Desarrollo (BID) uno de cada nueve personas no tiene accesos a agua potable, y se
prevé que el 25 por ciento de la población mundial sufrirá de episodios recurrentes de
escasez de agua para 2025, en Latino América y el Caribe aproximadamente 230 millones
de humanos tiene problemas de insuficiencia  de agua, lo que pone  en  riesgo la salud
pública y la seguridad en las comunidades, toda vez que el suministro de agua suficiente
propende  buenas  prácticas  de  higiene  y  disminución  de  enfermedades  de  trasmisión
hídrica (Banco Interamericano de Desarrollo (BID), 2019). La Organización Mundial De
La Salud (OMS), estima que el 80% de las personas sin acceso a agua potable viven en
zonas rurales.

En 2010 y 2015, la Asamblea General de las Naciones Unidas y el concejo de Derechos
Humanos reconocieron explícitamente el derecho humano al abastecimiento de agua y al
saneamiento. Todas las personas tienen derecho a disponer de forma continuada de
cantidades suficientes de agua salubre, físicamente accesible, asequible y de una calidad
aceptable para el uso personal y doméstico (Organización Mundial de la Salud (OMS),
2023).

Ocho de cada 10 personas que carecían de acceso a servicios básicos de abastecimiento
de agua vivían en zonas rurales. Por otra parte, los servicios de saneamiento gestionados
de manera segura llegaron a un 62% de la población urbana mundial, pero solo a un 44%
de la población rural. (Organización Mundial de la Salud (OMS), 2021). De esta manera,
las  zonas  rurales  dispersas  tienen  deficiente  acceso  a  fuentes  seguras,  confiables  y
abundantes de agua, esto se debe a diversos factores asociados a la lejanía con fuentes de
agua,  inexistencia  de  infraestructura  adecuado  para  la  distribución  de  agua,
contaminación  de  fuentes  hídricas  disponibles,  la  variabilidad  espacial  debido  a
condiciones  climáticas  o  factores  antrópicos,  entre  otros  factores  que  influyen  con  la
problemática de accesibilidad.

Las comunidades rurales dispersas por la dificultad de accesibilidad presentan una serie
de desafíos que incluyen:

➢ Distancia redes de abastecimiento de agua potable existentes: las viviendas

rurales dispersas se encuentras por lo general alejadas de manera considerable de
las redes principales de acueducto con agua potable, lo que implica costos
significativos económicamente para acceder a estas fuentes, para los prestadores
de servicio llevar el bien hasta este tipo de vivienda puede resultar no rentable;
esta situación afecta de manera considerable la calidad de vida de las personas que
habitan estas viviendas, teniendo en cuenta que el agua es un bien vital.

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Tesis II

➢ Contaminación del agua: En muchas áreas rurales, muchas de las fuentes de

abastecimiento de agua superficial se encuentran contaminadas porque en muchas

ocasiones se encuentran aguas debajo de áreas urbanas que las contaminan. La

contaminación del recurso puede ser con patógenos, químicos o metales pesados,

lo que pone en riesgo la salud de la población que depende de estas fuentes; en

consecuencia, instalar sistemas de tratamiento de agua para soluciones

individuales resulta ser demasiado costoso.

➢ Falta de infraestructura: Las zonas rurales dispersas generalmente tienen

deficiencia o inexistencia de infraestructura que tenga la capacidad de almacenar

o distribuir agua de manera constante y de calidad confiable.

Así las cosas, la implementación de tecnologías para la gestión del agua para el sector
rural se convierte en una alternativa de solución muy viable.

La implementación de sistemas de cosecha de aguas lluvias se convierte en una solución
relevante en zonas donde las condiciones sean adecuadas para su uso. Estos sistemas
capturan y almacenan agua de lluvia que, de no ser así, se perdería, permitiendo a las
comunidades rurales que tengan las condiciones de disponer de una fuente de agua, que
no sea excluyente de otros sistemas como aljibes, pilas comunales, captación de agua de
niebla entre otros. Algunos de los beneficios de estos sistemas incluyen:

✓ Autosuficiencia en la gestión del recurso donde la precipitación tenga la capacidad

en tanto en cantidad como en frecuencia de lluvias, para superar la demanda.

✓ Reducción de la dependencia de fuentes de agua externas.

✓ Mejora en la seguridad alimentaria y la salud al disminuir la exposición a aguas

contaminadas

✓ Por otro lado, se puede mitigar los efectos de la variabilidad climática.

✓ Mayor autonomía y resiliencia de las comunidades rurales.

Sin  embargo,  la  implementación  exitosa  de  sistemas  de  cosecha  de  aguas  pluviales
también conlleva desafíos, como la capacitación de la comunidad, la selección adecuada
de  tecnologías  y  la  gestión  sostenible  de  los  recursos  hídricos.  Por  lo  tanto,  la
investigación en este campo es esencial para comprender mejor cómo adaptar y aplicar
estas soluciones de manera efectiva en zonas rurales dispersas, entendiendo que son las
áreas  en  donde  menor  cobertura  de  abastecimiento  se  presenta  de  acuerdo  con  datos
publicados por el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE).

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Tesis II

En zonas rurales dispersas, el acceso a fuentes de aguas seguras y confiables a menudo
es limitado o inexistente. Esto se debe a diversos factores, como la lejanía de las fuentes
de agua tratada, la falta de infraestructura adecuada para la distribución de agua, la
contaminación de fuentes de agua existentes y la variabilidad en la disponibilidad de agua
debido a condiciones climáticas impredecibles.

3.1. Zona rural

Etimológicamente la palabra rural caracteriza lo rupestre y lo rústico. En ese sentido, se
alude  con  ello  a  una  condición  atribuida  a  los  espacios  del  campo  que  no  presentan
urbanización; por consiguiente, lo rural también se ha definido de modo dicotómico como
todo aquello que no es urbano (Mora Villalobos, 2021). Según el sociólogo francés B.
Kayser el espacio rural es «un conjunto territorial cuyas decisiones se le escapan y en el
que existe un modo particular de utilización del espacio y de la vida social, caracterizado,
en primer lugar, por una densidad relativamente débil de habitantes y de construcciones,
lo que determina un predominio de los paisajes vegetales; en segundo lugar por un uso
económico del suelo con predominio agro-silvo-pastoril; en tercer lugar por un modo de
vida de sus habitantes marcado por su pertenencia a colectividades de tamaño limitado,
en  los  que  existe  un  estrecho  conocimiento  personal  y  fuertes  lazos  sociales  y  por  su
relación particular con el espacio, que favorece un entendimiento directo y vivencial del
medio ecológico y, finalmente, por una identidad y una representación específica, muy
relacionada con la cultura campesina» (Kayser, 1990). Concordante con la definición algo
más simplificada de la Unión Europea, El espacio rural es un territorio donde se dan una
serie de dinámicas y características concretas que se relacionan con la existencia de una
escasa distribución de la población en un ámbito donde los espacios no construidos son
la nota predominante. Asimismo, se caracteriza  por la utilización  de los  suelos  para la
agricultura, la ganadería y la ocupación forestal (Cortes Samper, 2023).

En Conclusión, la zona rural se refiere a la zona que, más allá de la delimitación de un
territorio ajeno a una zona urbana, también tiene unas dinámicas socio culturales y
características económicas dedicadas a el uso del campo y de grandes áreas.

3.1.1. Zona Rural Colombia

Según el Departamento Nacional de Planeación (DNP) y el Departamento Administrativo
Nacional de Estadística (DANE), se entiende como zona rural el espacio comprendido
entre la cabecera municipal o perímetro urbano y el límite municipal. En la zona rural se
distinguen dos clases de asentamientos como se puede ver en la Ilustración 1:

➢ Los centros poblados o población nucleada, concentrada en caseríos o conjuntos

de por lo menos 20 viviendas separadas por paredes, muros, cercas o huertas

➢ Fincas y viviendas dispersas (población dispersa) separadas entre otros, por áreas

cultivadas, prados, bosques, potreros, carreteras o caminos.

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Tesis II

Ilustración 1 Zona rural Colombina - DNP 2000.

Según el Artículo 33 de la Ley 388 del suelo rural se define como “los terrenos no aptos
para  el  uso  urbano, por  razones de oportunidad,  o por su  destinación  a usos  agrícolas,
ganaderos,  forestales,  de  explotación  de  recursos  naturales  y  actividades  análogas”
además teniendo en cuenta lo consignado den el Artículo 21 de la Ley 1469 de 2011 “los
planes de ordenamiento territorial señalarán los límites físicos y las condiciones generales
del uso de los suelos rurales que deban ser mantenidos y preservados por su destinación
a usos agrícolas, ganaderos, forestales o de explotación de recursos naturales, teniendo en
cuenta la necesidad del crecimiento urbano y la adecuada utilización agrológica de dichas
zonas”.

La Dirección de Desarrollo Rural Sostenible del Departamento Nacional de Planeación a
partir de la densidad poblacional, la relación de población en las cabeceras con la
población que no se encuentra en ellas y la ruralidad dentro del Sistema de Ciudades, se
establecieron tres categorías de ruralidad (Departamento de Planeación Nacional, 2014).

➢ Ciudades y aglomeraciones

➢ Intermedios

➢ Rural

➢ Rural disperso

Tabla 1. Categoría de Ruralidad - DDRS-DNP en el marco de la Misión para la Transformación del Campo (2014)

ZONA RURAL COLOMBIANA

Los centros

poblados o

población

nucleada

población dispersa

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Tesis II

Entonces, la zona rural corresponde a municipios que tienen cabecera municipal menor
a 25 mil habitantes y presentan densidades poblacionales entre 10 y 100 habitantes por
kilómetro cuadrado.

Sin embargo, “de acuerdo con la ley de ordenamiento territorial, los desarrollos de la
población asentada en suelo rural que se han dado en el país pueden clasificarse de la
siguiente forma” (Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico -
Título J, 2021, pág. 13):

•  Cabeceras de corregimientos,
•  Centros poblados,
•  Parcelaciones campestres,
•  Núcleos de población,
•  Viviendas dispersas.

3.1.2. Zona rural dispersa

Son  aquellos  municipios  y  áreas  no  municipalizadas  (ANM)  que  tienen  cabeceras
pequeñas  y  densidad  poblacional  baja  (menos  de  50  hab/km²).  318  territorios  son
considerados  en  la  categoría  de  “rural  disperso”  para  el  2014,  están  asociados  a  una
población rural de 3.658.702 y el área es del 64,9 % del total nacional (Departamento de
Planeación Nacional, 2014).

La Población dispersa, está constituido por fincas y viviendas dispersas separadas, entre
otros, por áreas cultivadas, prados, bosques, potreros, carreteras o caminos. Las zonas
rurales de Colombia han vivido la reproducción de condiciones de pobreza y con mayor
intensidad el conflicto armado interno a lo largo de su historia.

Colombia en 2014 tenía 1122 municipios de los cuales 373 son rural y 318 son rurales
dispersos, sin embargo, en diciembre de 2023 es fundado el municipio de Nuevo Belén
de Bajirá en el departamento del Chocó, el cual reúne las condiciones para ser rural
disperso, es decir, Colombia cuenta con 320 municipios rurales dispersos.

3.1.3. Zona rural dispersa departamento del Chocó

El  departamento  de  Chocó  está  conformado  por  31  municipios,  incluyendo  el  recién
creado municipio Nuevo Belén de Bajirá (decreto 0284 del 26 de diciembre de 2023 y de
la Ordenanza No. 180 del 27 de junio de 2023). (Departamento Nacional de Planeación,
2024).  Según  el  último  censo  oficial  del  Departamento  Administrativo  Nacional  de
Estadística  (DANE),  el  departamento  del  Chocó  cuenta  con  una  población  total
aproximada de 605.478 habitantes. De esta población, el 50,7% reside en áreas rurales o
centros  poblados,  lo  que  refleja  la  importancia  de  las  zonas  rurales  en  la  composición
demográfica del departamento (Departamento Nacional de Planeación , 2024)

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Tesis II

3.2. Cobertura de abastecimiento de agua potable en Colombia

La prestación del servicio de abastecimiento de agua, se constituye como un gran reto que
deben enfrentar las autoridades internacionales, nacionales y locales. Para Colombia
particularmente es responsabilidad del gobierno nacional, departamental, y municipal la
prestación adecuada del servicio, toda vez que esto tiene repercusiones directas en la salud
de la población lo que repercute en un problema de índice económico y social. De acuerdo
con la Organización Mundial de la Salud (OMS) las inversiones en agua y saneamiento
generan beneficios económicos importantes, entre ellos, un aumento estimado del 1,5 %
en el producto interno bruto (PIB) mundial y un retorno de US$ 4,3 por cada dólar gastado
en estos servicios, lo cual refleja la reducción de los costos sanitarios para las familias y
el aumento de la productividad (Moreno Méndez, 2020).

De  acuerdo  con  el  artículo  5°  de  la  Ley  142  de  1994,  “es  responsabilidad  de  los
municipios  y  distritos  garantizar  la  prestación  efectiva  de  los  servicios  públicos  de
acueducto alcantarillado y aseo a todos los habitantes dentro de su jurisdicción, a través
de  las  empresas  de  servicios  públicos.  Así  mismo,  también  es  responsabilidad  del
municipio la expedición de Instrumentos de Ordenamiento Territorial, como herramienta
para la planeación y organización de su territorio, clasificándolo y delimitando el uso de
su suelo, dentro del cual también se contempla la provisión de los servicios públicos de
agua y saneamiento básico”.

Para saber de manera cualitativa el indicador de cobertura la Superintendencia De
Servicios Públicos Domiciliarios de Colombia para los acueductos emplea la Ecuación 1
Indicador de Cobertura de servicio públicos.

Ecuación 1 Indicador de Cobertura de servicio públicos

∑ 𝑃𝑟𝑒𝑑𝑖𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑎𝑐𝑐𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑙 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑝𝑢𝑏𝑙𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑜𝑚𝑖𝑐𝑖𝑙𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜

∑ Total de predios residenciales

∗ 100

A partir de la información reportada por parte de las alcaldías municipales en el SUI para
la  vigencia  2022,  se  observa  que  el  19.85%  de  municipios  presentan  una  cobertura
municipal de servicio público de acueducto superior al 90% (219 municipios del país),
mientras que el 5.53% de los municipios del país presentaron coberturas inferiores al 15%
(61 municipios). Por su parte, 61 municipios no reportan información al SUI o no reportan
predios residenciales para el cálculo de coberturas, la distribución espacial de la cobertura
de acueducto con sistemas convencionales de pude ver en la Ilustración 2. Cobertura de
acueducto  con  sistemas  convencionales  (Superintendencia  de  Servicios  Públicos
Domiciliarios, 2022)

Las coberturas rurales, aunque presentan un comportamiento creciente en las últimas
cuatro décadas, siguen siendo bajas y las diferencias con las zonas urbanas son de más de
20 puntos porcentuales, considerando, además, importantes diferencias entre regiones,

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Tesis II

departamentos y en los mismos municipios. Como se puede ver de manera contrastante
en las Ilustración 3 y la Ilustración 4 donde se puede evidenciar la diferencia entre las
coberturas urbanas y rurales de manera significativa, teniendo más cobertura las zonas
urbanas con rangos de cobertura de 90% al 100%, mientras que en zonas rurales 163
municipios se encuentran coberturas de acueducto menor o igual al 20%
(Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios, 2022).

Ilustración 2. Cobertura de acueducto con sistemas convencionales

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Tesis II

Ilustración 3. Número de municipios por rango de coberturas mediante sistemas a nivel urbano - Acueducto

Ilustración 4. Número de municipios por rango de coberturas mediante sistemas a nivel rural - Acueducto

Según el comunicado de prensa sobre el censo poblacional de 2018 realizado por el
DANE, Colombia tiene una cobertura media de 86.4% en donde la ciudad de Bogotá tiene
la mayor cobertura (99.5%) y en contrastes los departamentos de Guainía y Chocó ocupan
los últimos puestos con una cobertura de 21.9% y 28.5% respectivamente. (Departamento
Administrativo Nacional de Estadística –DANE, 2018)

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Tesis II

3.2.1. Cobertura de abastecimiento de agua potable en el departamento del

Chocó

El acceso a servicios de acueducto y saneamiento básico es un factor determinante para
el progreso social y el bienestar de la población. La provisión adecuada de estos servicios
se considera un derecho esencial y un motor para reducir las desigualdades en las
comunidades, especialmente en regiones vulnerables como el Chocó.

La cobertura de acueducto en 2024 alcanzó el 57.6% como se puede evidenciar en
Ilustración 5, lo que representa un incremento de 4,2 puntos porcentuales respecto al año
2022 y un aumento de 13,8 puntos porcentuales en comparación con 2018. Estos avances
reflejan un esfuerzo sostenido para mejorar el acceso a agua potable, aunque los desafíos
persisten, especialmente en departamentos con alta ruralidad y población dispersa como
el Chocó.

Ilustración 5. Cobertura de acueducto (REC). DNP - 2024

En el caso del Chocó, la cobertura de acueducto es una debilidad importante atribuible a
su compleja geográfica, la dispersión de su población y las desigualdades históricas que
se han presentado en el territorio. La mayoría de las zonas rurales carece de acceso
continuo a agua potable, y las soluciones existentes suelen depender de fuentes locales
como quebradas, ríos, pozos y las aguas lluvias, que no siempre cumplen con los
estándares de calidad.

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Tesis II

Además, el acceso desigual a servicios de agua potable refleja las brechas entre las áreas
urbanas  y  rurales.  Mientras  que  los  centros  poblados  cuentan  con  mayores  niveles  de
cobertura, encontrando Cabeceras municipales como la de Tadó y Carmen de Atrato que
cuentan  con  cobertura  de  hasta  el  100%,  sin  embargo,  las  zonas  rurales  dispersas  del
departamento  tienen  tasas  significativamente  más  bajas,  lo  que  afecta  directamente  la
salud, la calidad de vida y el desarrollo de estas comunidades.

Según las entidades estatales Colombia ha mejorado significativamente los indicadores
en materia de cobertura, pero, no necesariamente se traduce en un impacto homogéneo
en  regiones  como  el  departamento  del  Chocó.  Es  importante  destacar  la  necesidad  de
implementar  estrategias  diferenciales  que  consideren  las  características  locales  y
promuevan soluciones adaptadas, que entidades como el Ministerio de Vivienda, Ciudad
y Territorio tienen tipificados a veces no se implementan de manera efectiva.

3.3. Antecedentes

3.3.1. Antecedentes: Sistemas diferenciales de abastecimiento de agua potable

y tiramiento individual de agua para consumo humano.

Esta sección, tiene como objetivo explorar investigaciones previas relacionadas con esta
práctica innovadora y cómo se ha aplicado en diversas partes del mundo. A través de una
revisión crítica de la literatura existente, abordaremos los fundamentos, tecnologías y
consideraciones clave que han rodeado la cosecha de agua de lluvia como una solución
viable para el abastecimiento de agua potable en contextos rurales.

Se proporcionará una visión integral de la evolución y el estado actual de la cosecha de
agua de lluvia como una estrategia efectiva para aprovechar un recurso natural abundante
y a menudo desaprovechado. Se desarrolló explorando diferentes estudios,
investigaciones, artículos y diferentes documentos científicos que desarrollen el tema y
el potencial de la cosecha de agua de lluvia en las zonas rurales dispersas.

Tabla 2. Revisión bibliográfica. Prototipo de cosecha inteligente de agua lluvia para mejorar la eficiencia energética

residencial en Bogotá - Universidad Distrital

Titulo

Prototipo de cosecha inteligente de agua lluvia para mejorar la
eficiencia energética residencial en Bogotá

Autores

Carlos Arturo Ramírez Escobar

Clara Inés Buriticá Arboleda

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Fecha

2021

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Tesis II

Objetivo Presentación de resultado de uso de prototipos de sistema de cosecha de

aguas lluvias (SCALL) usado para sustitución parcial de agua potable en
una vivienda unifamiliar de Bogotá (Colombia).

Método

El agua de lluvia como un recurso distribuido que puede sustituir al agua
potable proporcionada por los servicios de abastecimiento centralizado de
agua. Este método compara el rendimiento del servicio centralizado de agua
potable con las mejoras en el rendimiento de un prototipo de recolección de
agua de lluvia.

Cita

(Ramirez

Escobar

Buriticá

Arboleda,

2021).

https://doi.org/10.14483/22487638.17975

Tabla 3. Revisión bibliográfica. Rainwater Harvesting and Treatment: State of the Art and Perspectives

Titulo

Rainwater Harvesting and Treatment: State of the Art and
Perspectives

Autores

Anita Rainmondi
Ruth Quinn
Gopinathan Abhijith
Gianfranco Becciu
Avi Ostfeld

Water

año

2023

resumen Este artículo revisa el estado del arte en recolección, tratamiento y gestión

del agua de lluvia, destacando sus beneficios ambientales y sociales y su
contribución  a  los  Objetivos  de  Desarrollo  Sostenible.  Incluye
metodologías  para  diseñar  sistemas  de  recolección  de  agua  de  lluvia  y
analiza  tecnologías  avanzadas  de  tratamiento,  tanto  fisicoquímicas  como
biológicas.

Se resalta que la cosecha de agua de lluvia (RWH, por sus siglas en inglés)
es una práctica factible a nivel local, aunque limitada por las superficies de
captación. Su implementación en áreas urbanas puede cumplir múltiples
objetivos de gestión hídrica. Las principales variables que afectan el diseño
y desempeño de los sistemas RWH son el régimen de lluvias, el área y tipo
de superficie de captación, y la demanda de agua, además de factores

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Tesis II

hidrológicos como el volumen y la duración de las lluvias, el tiempo entre
eventos y la frecuencia de los mismos.

El análisis sugiere que, para modelar sistemas RWH, es preferible utilizar
datos  de  resolución  temporal  baja  (diaria  o  subdiaria)  debido  a  la  alta
variabilidad  de  las  entradas.  Comparado  con  aguas  superficiales  y
subterráneas, el agua de lluvia tiene pH casi neutro, carece de dureza y no
contiene  subproductos  de  desinfección.  Sin  embargo,  puede  presentar
contaminantes  como  carbono  orgánico  total  (TOC),  nitratos  (NO3−)  y
sulfatos (SO4²−), provenientes de excrementos de aves y roedores, líquenes
y otras deposiciones en las superficies de escorrentía..

Cita

Raimondi, A.; Quinn, R.; Abhijith, G.R.; Becciu, G.; Ostfeld, A. Rainwater
Harvesting and Treatment: State of the Art and Perspectives. Water 2023,
15, 1518.

Tabla 4. Revisión bibliográfica. Analysis and Comparison of Sustainable Water Filters

Titulo

Analysis and Comparison of Sustainable Water Filters

Autores

Skye McAllister

University of Wisconsin

año

2005

resumen En 2001, las Naciones Unidas declararon el acceso al agua limpia como un

derecho humano básico y fijaron como meta reducir a la mitad la cantidad
de  personas  sin  acceso  a  agua  potable  y  saneamiento  para  2015.  Este
informe tiene como objetivo investigar tecnologías sostenibles de filtración
de  agua,  establecer  directrices  para  su  desarrollo  y  recomendar  las
soluciones  más  efectivas  para  alcanzar  este  objetivo.  En  particular,  se
analizaron  cinco  alternativas:  filtros  de  cerámica  impregnados  con  plata,
filtros  de  sedimentos  con  óxido  de  hierro,  microfiltros  de  malla  plástica,
filtros de carbón activado y pasteurizadores solares.

Cita

McAllister, S. (2005). Analysis and comparison of sustainable water filters.
Department of Mechanical Engineering, University of Wisconsin –
Madison.

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Tesis II

Tabla 5. Revisión bibliográfica. Rainwater harvesting systems for urban developments - IWA publishing 2015

Titulo

Rainwater harvesting systems for urban developments

Autores

Stephen Cook

Ashok K. Sharma

Ted Gardner

IWA Publishing - International Water Association Publications

año

2015

resumen Los sistemas de recolección de agua de lluvia han sido utilizados como

fuente  local  de  suministro  de  agua  desde  los  primeros  asentamientos
humanos.  En  tiempos  recientes,  los  sistemas  de  recolección  de  agua  de
lluvia se han convertido en una fuente importante de suministro de agua en
áreas  rurales  y  remotas  donde  no  están  disponibles  los  sistemas  de
suministro de agua reticulados. El agua de lluvia recolectada también puede
proporcionar  una  fuente  de  agua  potable  "mejorada"  en  áreas  rurales  y
periurbanas de países en desarrollo, donde el agua superficial puede estar
contaminada por patógenos y/o el agua subterránea de buena calidad no está
fácilmente disponible.

Cita

Cook, S., Sharma, A. K., & Gardner, T. (2015). Rainwater harvesting
systems for urban developments. In Rainwater Tank Systems for Urban
Water Supply (pp. 1-17). IWA Publishing. (Rainwater harvesting systems
for urban developments, 2015)

Tabla 6. Revisión bibliográfica. A Comparative Analysis of Rainwater Harvesting System and Conventional Sources of

Water - Abdul Salam Khan 2023

Titulo

A Comparative Analysis of Rainwater Harvesting
System and Conventional Sources of Water

Marzo

2023

autores

Abdul Salam Khan

Año

Marzo de 2023

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Tesis II

Resumen

Caso  de  estudio  Islamabad:  Este  estudio  examinó  los  desafíos  y  la
rentabilidad  de  las  fuentes  de  agua  existentes  para  uso  potable  y  no
potable en Islamabad. Se realizó una comparación entre las fuentes de
agua existentes y la implementación del sistema de recolección de agua
de  lluvia  (RWH,  por  sus  siglas  en  inglés).  Se  propusieron  cuatro
modelos para evaluar la rentabilidad de diferentes fuentes de agua para
diversas demandas.

metodología Recopilación de datos: Se obtuvieron datos sobre las fuentes de agua

en Islamabad, incluyendo presas, suministro gubernamental, camiones
cisterna y pozos.

Modelado de escenarios: Se crearon cuatro modelos para evaluar la
rentabilidad y eficacia de diferentes fuentes de agua, incluido el sistema
de recolección de agua de lluvia (RWH), para satisfacer la demanda de
agua potable y no potable.

Análisis de datos de lluvia: Se utilizó un conjunto de datos de
precipitación diaria de los últimos 30 años para evaluar la viabilidad del
sistema de RWH en función de las condiciones climáticas locales y se
compararon los resultados de los modelos en términos de costo y
capacidad para satisfacer la demanda de agua.

Resultado

Los hallazgos sugieren que algunas fuentes de suministro existentes son
rentables  pero  insuficientes  para  satisfacer  la  demanda,  mientras  que
otras  fuentes  pueden  satisfacer  la  demanda;  sin  embargo,  son  mucho
más caras. El sistema de RWH puede satisfacer de manera rentable la
demanda  potable;  sin  embargo,  debe  combinarse  con  la  línea  de
suministro  gubernamental  para  satisfacer  la  demanda  no  potable.  El
sistema de RWH es más económicamente viable para usos potables y
no potables.

Cita

Khan. (2023). A Comparative Analysis of Rainwater Harvesting
System and Conventional Sources of Water. Water Resources
Management, 37(5), 2083–2106.

A Comparative Analysis of Rainwater

Harvesting System and Conventional Sources of Water | SpringerLink

(Khan, 2023)

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Tesis II

Tabla 7. Revisión bibliográfica. Sustainability of rainwater catchment systems for small island communities - 2018

Titulo

Sustainability of rainwater catchment systems for
small island communities

febrero de

2018

Resumen

El estudio aborda la recolección de agua de lluvia, una práctica común
en  diversas  partes  del  mundo  para  satisfacer  las  necesidades  de  agua
doméstica, como consumo y cocina, riego, control de aguas pluviales,
suministro de agua en áreas urbanas y gestión del agua en zonas rurales
y  urbanas.  El  rendimiento  de  estos  sistemas  se  evalúa  utilizando
modelos de balance hídrico que estiman la entrada (volumen de lluvia)
y  la  salida  (demanda  de  agua)  para  determinar  los  cambios  en  el
volumen  almacenado  de  agua  de  lluvia  a  lo  largo  del  tiempo.  Esto
permite analizar  escenarios hipotéticos,  evaluar el rendimiento de los
sistemas  existentes  y  cuantificar  la  influencia  de  diferentes
características  (área  de  captación  en  el  techo,  volumen  del  tanque  de
almacenamiento, fugas en los canalones, número de residentes, etc.) en
la capacidad del sistema para almacenar suficiente agua de lluvia.

metodología

1. Descripción de sistemas de RWCS y patrones de consumo en

Ifalik mediante realización de encuestas en la localidad.

2. Construcción de balance hídrico diario para evaluar la

sostenibilidad del sistema.

3. Construcción de curvas de diseño para evaluar y planificar

sistemas de captación de aguas lluvias para Ifalik y
comunidades con condiciones climatológicas similares.

Resultado

• El uso diario de agua per capita oscila entre 8 y 16 l/dia, cercano

de 20 l/dia recomendado por la ONU.

• Se utilizó un modelo de balance hídrico para evaluar los

volúmenes de agua de lluvia almacenados al final del día para
cada día durante el período de 1997 a 1999. Este período se
eligió debido a una sequía de El Niño que ocurrió durante los
primeros meses de 1998.

• Encontró que la comunidad es resistente a la sequía, pero los

sistemas individuales no lo son. Aumentar el área de techo con
canalones mejora el rendimiento.

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Tesis II

• Se presentan curvas de diseño para lograr niveles entre 80 y 99%

de fiabilidad.

Cita

Bailey, Beikmann, A., Kottermair, M., Taboroši, D., & Jenson, J. W.
(2018). Sustainability of rainwater catchment systems for small island
communities. Journal of Hydrology (Amsterdam), 557, 137–146.
(Bailey, Kottermair, Taboroši, & Jenson, 2018)

Tabla 8. Revisión bibliográfica. Pollutant Removal Efficiency in a Rainwater Treatment System in Roztocze National
Park (Poland)

Titulo

Pollutant Removal Efficiency in a Rainwater Treatment System in
Roztocze National Park (Poland)

Autores

Anita Rainmondi
Ruth Quinn
Gopinathan Abhijith
Gianfranco Becciu
Avi Ostfeld

Sustentability (MDPI)

año

2024

resumen El artículo analiza la eficiencia de un sistema de tratamiento de agua de

lluvia en el Parque Nacional de Roztocze (Polonia), diseñado para producir
agua  potable  destinada  al  abrevadero  de  animales  y  otros  usos.  La
investigación demuestra que un sistema bien planificado, con un tanque de
volumen adecuado, puede reducir significativamente el consumo de agua
potable.  Si  bien  el  agua  de  lluvia  puede  emplearse  sin  tratamiento  para
riego,  su  purificación  amplía  su  utilidad  para  otros  fines,  como  la
hidratación de animales. Este enfoque es particularmente relevante frente al
cambio climático, ya que contribuye a evitar el descenso del nivel freático.

Cita

Grabowski, T.; Bochniak, A.; Siwiec, T.; Jóźwiakowski, K. Pollutant
Removal Efficiency in a Rainwater Treatment System in Roztocze National
Park

(Poland).

Sustainability

2024,

16,

4709.

https://doi.org/10.3390/su16114709

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Tesis II

3.3.2. Antecedentes: Experiencias mundiales

Canadá

En  Canadá,  la  recolección  de  agua  es  una  práctica  que  se  viene  dando  hace  muchas
décadas, el hecho de capturar aguas de escorrentías en tejado para fines domestico es una
práctica que ha tenido mayor influencia en las áreas rurales de Canadá y en las últimas
décadas se ha generado un interés particular en áreas urbanas, motivado principalmente
por la sostenibilidad y el cambio climático, es decir la conciencia sobre el valor del agua
y el medio ambiente. Aunque se entiende bien los beneficios de la recolección de agua,
aún  existe  una  serie  de  dificultades  gubernamentales  y  de  regulación  del  agua  pluvial,
contrastado con la incertidumbre en cuanto a costos y riesgos (Farahbakhsh, Despins, &
Leidl, 2009).  Frente  a  esto,  Despins,  Farahbakhsh y Leidl,  realizaron un  estudio sobre
calidad  de  agua  lluvia  en  sistemas  de  recolección  en  Ontario,  Canadá  en  donde
recolectaron una seri de muestras de diferentes sitios en un radio de 30 Km a la redonda
entre  el  año  2006  y  el  año  2007  y  descubrieron  que  la  calidad  del  agua  de  lluvia
recolectada podría gestionarse de manera satisfactoria mediante la selección de materiales
apropiados  y  la  implementación  de  tratamientos  posteriores  al  tanque.  (Despins,
Farahbakhsh, & Leidl, 2009). Sin embargo, se ha identificado que a 2013 en Canadá, las
cisternas  se utilizan para el  almacenamiento  de agua a largo plazo (semanas  a meses).
Aunque varían en tamaño, un sistema promedio contiene alrededor de 15.000 litros de
agua,  lo  que  sustenta  a  un  hogar  por  hasta  tres  meses,  pero  siguen  exisitiendo  riesgos
asociados  a  la  salud  humada  derivado  de  los  tanques  de  almacenamiento,  la
recomendación del autor es mejorar las gestiones y las consideraciones gubernamentales
para gestionar el riego a la salud humana. (Baird, Summers, & Plummer, 2013)

Australia

La experiencia de los ingenieros australianos con el objetivo específico de garantizar el
suministro  de  agua  adecuada  (calidad  y  cantidad),  demuestra  que  frente  a  los  retos
propuestos  por  el  cambio  climático  y  la  variabilidad  del  clima  los  sistemas  de  agua
reciclada desempeñaran un papel muy importante.  La depuración de las aguas grises es
de gran importancia ya que pueden ser regeneradas para reutilizarse como agua de riego
de jardines o en la carga de cisternas de inodoros. Esta práctica tiene grandes ventajas
desde un punto de vista medio ambiental, al mismo tiempo que supone un ahorro en el
consumo. (Monitoring of household rainwater tank systems for rainwater usage, 2015)

Australia también tiene el caso particular que el agua dulce es un recurso muy valioso
debido  a  su  ambiente  cálido  y  seco,  a  pesar  que  la  recolección  de  aguas  lluvias  es  un
practica milenaria desde  la antigua Roma, aproximadamente el  19% de los  hogares en
Australia tienen tanques  de tormentas, aunque en muchos de los casos no lo usan para
consumo  humano,  el  estado  promueve  el  uso  como  una  medida  de  conservación.
(Guidance on use of rainwater tanks, 2011)

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Tesis II

Cuba

Para el caso de la experiencia de Cuba se revisó un artículo en donde hizo una revisión
bibliográfica sobre las tecnologías para el aprovechamiento de los sistemas de recolección
de aguas lluvias haciendo una especie de cronología y la evolución de los sistemas en el
tiempo.  Se  aprecia  que  el  desarrollo  tecnológico  no  solo  se  manifiesta  en  las  técnicas
disponibles,  sino  también  en  el  uso  que  se  le  ha  dado  a  este  recurso.  (Torres  Hugues,
2019)

La recolección de agua de lluvia es una solución eficaz para la conservación del suelo y
el suministro confiable de agua. Estudios han evaluado su efectividad en el cultivo
doméstico en diferentes climas y encontraron que protege el suelo de la erosión y asegura
la calidad del agua para uso doméstico. (Ricardo Calzadilla, Méndez Fernández, Bonet
Pérez, Sierra Castellanos, & Cutié, 2015)

México

El  caribe  mexicano  tiene  una  deficiencia  en  la  prestación  de  servicios  públicos,  en
consecuencia “la captación de agua de lluvia (CALL) podría representar una alternativa
para satisfacer necesidades básicas” (Martinez, Narchi, Leal Bautista, Martinez, & Casas
Beltrán, 2020). En esta investigación se abordó y se revisó el concepto del uso de agua
proveniente de lluvias y entender los parámetros para tomar decisiones. El desarrollo de
la investigación que tiene como objeto “Percepción y uso del agua de lluvia por usuarios
en una comunidad del Caribe mexicano” se realizó teniendo en cuenta el resultado de
unas encuestas realizadas a diferentes personas cabezas de hogar en una comunidad caribe
mexicano denominada Puerto Morelos, Quintana, se evidencio que había sistemas muy
rudimentarios (agua recolectada en embaces) y otro tanto la implementación de sistemas
más  complejos  integrado  a  los  sistemas  de  abastecimiento  y  sanitario  del  hogar.  Sin
embargo,  en  la  mayoría  de  casos  los  sistemas  de  aguas  lluvias  tienen  una  percepción
positiva,  lo  que  en  un  futuro  generaría  una  implementación  integral  de  ese  tipo  de
sistemas. (Percepción y uso del agua de lluvia por usuarios en una comunidad del Caribe
mexicano, 2020)

Israel

Se analiza el caso de Israel, se realizó revisión bibliográfica de un estudio que examina la
combinación de utilizar agua de lluvia para usos no potables y para la recarga de aguas
subterráneas en un edificio en Tel Aviv, Israel, donde actualmente se recolecta agua de
lluvia solo para la recarga de aguas subterráneas. En regiones con climas secos, la
captación de agua de lluvia (RWH) se presenta como una fuente importante de agua no
potable. Además, el agua de lluvia puede utilizarse para recargar acuíferos gestionados
(MAR). Este estudio analiza el uso conjunto de RWH para el enjuague de aparatos
sanitarios y recarga de acuíferos. (Nachson, y otros, 2022)

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Tesis II

Francia

En Francia, la adopción de sistemas de recolección de aguas pluviales ha sido limitada,
en parte debido a una ley francesa que restringe el uso doméstico del agua de lluvia para
lavar  la  ropa,  ducharse  y  beber.  Esta  ley  limita  el  uso  doméstico  del  agua  de  lluvia  a
aplicaciones externas,  como  el  riego del  jardín  y la limpieza, debido  a preocupaciones
sobre  la  calidad  del  agua  y  posibles  impactos  en  la  salud  pública,  adicionalmente  se
calculó que el ahorro de agua con buenas condiciones de escorrentía puede representar
un  ahorro  de  87%  a  recogida  de  agua  de  lluvia  de  los  tejados,  su  almacenamiento  y
posterior uso para la descarga de inodoros puede ahorrar 42 m(3) de agua potable al año
para el sistema estudiado (Vialle, Sablayrolles, Lovera, & Christine Huau, 2011). Esto
contrasta notablemente con una Directiva de la Unión Europea que prioriza el ahorro de
agua en entornos urbanos, incluyendo la recolección y reutilización de aguas pluviales en
edificios.

Suecia

Se han explorado las posibilidades de implementar un sistema de recolección de agua de
lluvia en Ringdansen, una zona residencial en Norrköping, Suecia, analizando cuatro
escenarios para el uso de agua de lluvia en un sistema dual de suministro de agua para
complementar el agua potable. Se ha generado un modelo informático para cuantificar el
potencial de ahorro de agua del sistema de recogida de agua de lluvia. El desempeño del
sistema de agua de lluvia se describe por su eficiencia de ahorro de agua (WSE). En
conclusión, es posible garantizar un ahorro de agua importantes con la implantación de
estos sistemas de recolección de aguas lluvias, aunque promueven solo el uso en baños y
letrinas. (Villarreal & Dixon, 2005)

Tabla 9. Contexto mundial de la utilización de tecnologías de aguas lluvias

País

Influencia de la recolección de aguas lluvias

Estados

Unidos

América

Aumento de popularidad en áreas con escasez de agua dulce y
motivaciones ambientales. Encuesta revela uso para riego y
ocasionalmente consumo humano. Aunado a eso se presentaron
dificultades en monitoreo de calidad del agua recolectada lo que
impide la gestión correcta de contaminantes.

Canadá

➢ Uso principalmente en comunidades rurales y renovado

interés en áreas urbanas.

➢ Contribución a la conservación del agua y calidad de

escorrentía.

➢ Obstáculos incluyen falta de política y costos. Importancia

en comunidades rurales dependientes de agua local y

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Tesis II

necesidad de políticas para reducir impactos en la salud
humana

Brasil

➢ Interés por crecimiento poblacional y demanda de agua

potable.

➢ Análisis sugiere reducción significativa en demanda de

agua potable de sistemas convencionales

Reino Unido

➢ Políticas gubernamentales para fomentar la recolección de

agua de lluvia en viviendas.

➢ Enfoque en reducción de descargas pluviales y mitigación

de inundaciones. (Sistema de drenaje urbano sostenible)

Francia

Limitación legal del uso de agua de lluvia en interiores debido a
preocupaciones de calidad y salud pública. Contrasta con directiva
de la UE que prioriza ahorro de agua urbana y reutilización de agua
de lluvia en edificios

India

Adopción de recolección local de agua de lluvia como medida de
adaptación a la variabilidad climática. Relación entre periodos de
sequías y construcción de sistemas de recolección de agua de lluvia

Suecia

La implementación de sistemas de aguas lluvias está impulsado por
desarrollo sostenible, instalación en complejos de viviendas
comunitarias rurales

3.4. Objetivo de Desarrollo Sostenible en Colombia

La Agenda 2030 de las Naciones Unidas, que es un plan de acción global adoptado por
todos los países miembros de las Naciones Unidas en septiembre de 2015. La Agenda
2030 establece 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) que abordan una amplia
gama de desafíos, como la pobreza, el hambre, la igualdad de género, el cambio climático
y la paz y justicia.

Cada uno de estos Objetivos de Desarrollo Sostenible tiene metas específicas (un total de
169 metas) que sirven como puntos intermedios para medir el progreso hacia los objetivos
más amplios. La Agenda 2030 busca un llamado mundial a la acción para equilibrar las
dimensiones económica, social y ambiental del desarrollo sostenible.

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Tesis II

Los avances serán monitoreados y revisados periódicamente, y se presentarán informes
sobre la implementación de la Agenda 2030 en reuniones de alto nivel de la Asamblea
General de las Naciones Unidas. El enfoque de la Agenda 2030 es inclusivo y pretende
no dejar a nadie atrás, garantizando que el desarrollo sea sostenible, inclusivo y beneficie
a todos, en todas partes.

En el contexto del abastecimiento de agua, la Agenda 2030 y los Objetivos de Desarrollo
Sostenible (ODS) abordan directa e indirectamente varios aspectos relacionados con la
gestión del agua y el acceso sostenible a este recurso vital, sin embargo, el que nos ataña
es el ODS 6. Agua Limpia y Saneamiento.

Por su parte Colombia en el Estudio Nacional del agua 2022 (ENA-2022) y El Instituto
de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales, presentan las metas asociadas a los
ODS 6 como se puede evidencia en la Ilustración 6. Indicadores asociados a metas ODS
con las cuales tiene compromisos el IDEAM a través de la subdirección de Hidrología.

Ilustración 6. Indicadores asociados a metas ODS con las cuales tiene compromisos el IDEAM a través de la

subdirección de Hidrología. (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), 2023)

En el departamento del Chocó, especialmente en los municipios de Istmina, Quibdó y sus
zonas rurales dispersas, los desafíos para cumplir con el ODS 6 son considerables. Estas
comunidades enfrentan una limitada cobertura de servicios de acueducto y saneamiento,
derivada de barreras de infraestructura y condiciones geográficas adversas. Sin embargo,
el Chocó cuenta con un recurso invaluable: su alta pluviometría, que ofrece un potencial
significativo para implementar sistemas de cosecha de aguas lluvias.

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4. DEPARTAMENTO DE CHOCÓ – COLOMBIA

4.1.

Descripción general del departamento del Chocó

El departamento del Chocó se encuentra en la región Pacífica de Colombia y es conocido
por su gran riqueza natural y cultural. Geográficamente, está ubicado en el noroccidente
de  Colombia,  Limita  al  norte  con  el  departamento  de  Antioquia,  al  sur  con  el
departamento  del  Valle  del  Cauca,  al  oriente  con  los  departamentos  de  Antioquia,
Risaralda y Valle del Cauca, y al occidente con la República de Panamá. Esta localización
le garantiza unas características climáticas y ambientales inigualables, siendo una de las
regiones con mayor biodiversidad y pluviosidad del planeta

En  términos  de  superficie,  el  Chocó  ocupa  aproximadamente  46.530  km²,  lo  que
corresponde  al  4.07%  del  territorio  nacional  según  la  Federación  Nacional  de
Departamentos de Colombia. Su relieve está compuesto principalmente por las llanuras
costeras del Pacífico y la Serranía del Baudó, con una topografía caracterizada por zonas
bajas  y  quebradas,  y  una  densa  red  hidrográfica  que  incluye  importantes  ríos  como  el
Atrato, San Juan y Baudó. (Gobernación del Chocó, 2024)

En la Ilustración 7. Mapa cartografía oficial del IGAC. (2017)Ilustración 7 se evidencia
un mapa cartográfico desarrollado por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi, donde se
muestra la localización geográfica del departamento.

El departamento del Choco tiene cinco subregiones: Atrato, San Juan, Baudó, Pacifico y
Darién (Rodríguez Díaz, 2017), cerca de 96% del territorio corresponde a tierras
colectivas de comunidades negras, organizadas en 861 consejos comunitarios mayores y
2502 resguardos indígenas de las etnias Embera-Dóbida, Embera-Katío, Embera-Chamí,
Wounan y Tule, el 4% restante está habitado por población campesina (CORTE
CONSTITUCIONAL, 2016).

Este  departamento  se  destaca  por  ser  la  región  más  lluviosa  del  mundo,  con  una
precipitación  que  oscilan  entra  8.000  y  12.700  milímetros  anuales  (Murillo  López,
Córdoba Machado, & Palomino Lemus, 2008) ubicándola como una de las regiones más
lluviosas  del  planeta, Como  consecuencia de las  altas  precipitaciones, el  departamento
del  Chocó  presenta  una  gran  cantidad  de  afluentes  hídricos,  donde  sobresalen  los  ríos
Atrato, San Juan, Baudó, Sipí, Tamaná, Bebarama, Salaqui, Munguido, Tanela, Etc.

El Chocó también forma parte de los departamentos priorizados dentro de los Programas
de  Desarrollo  con  Enfoque  Territorial  (PDET),  una  estrategia  nacional  para  la
transformación de territorios afectados por la violencia y la pobreza. De acuerdo con la
Agencia  de  Renovación  del  Territorio,  cuenta  con  123  municipios  incluidos  en  esta
iniciativa. Esta priorización refleja la situación de vulnerabilidad que enfrenta la región,
caracterizada  por  altos  niveles  de  pobreza,  especialmente  pobreza  extrema,  y  una
significativa proporción de necesidades básicas insatisfechas. Además, el departamento
ha  sido  afectado  por  la  violencia,  la  debilidad  institucional,  la  limitada  capacidad  de

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gestión administrativa y la presencia de economías ilícitas, como los cultivos de uso
ilícito. (Gobernación del Chocó, 2024)

Ilustración 7. Mapa cartografía oficial del IGAC. (2017)

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4.1.1. Demografía y población

Según datos reportados por la Gobernación del Chocó y con base en las proyecciones del
Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE) derivadas del Censo
Nacional de Población y Vivienda de 2018 (CNPV), se estima que para el año 2024 la
población del departamento será de aproximadamente 605.478 habitantes. De este total,
el 49,4% (298.866) corresponde a hombres y el 50,6% (306.612) a mujeres.

En cuanto a la distribución de la población por subregiones, la más poblada es la del
Atrato, seguida por San Juan, Baudó, Darién y, por último, la subregión del Pacífico.
Como se puede evidenciar en la Tabla 10.

Subregión

Total Población

Atrato

209.791

Baudó

116.651

Darién

115.956

Pacifico

37.241

San Juan

125.839

Total

605.478

Tabla 10. población departamento del Chocó por subregión 2024. (Plan de desarrollo departamento de Chocó 2024 -
2027)

A  diferencia  de  la  tendencia  observada  a  nivel  nacional,  la  población  rural  en  el
Departamento  del  Chocó  ha  experimentado  un  aumento  considerable,  representando
aproximadamente  el  57,1%  del  total  de  habitantes,  una  proporción  significativamente
superior  a  la  media  nacional.  Esta  característica  refleja  las  particularidades  culturales,
económicas y sociales de la región.

Es importante señalar, que, aunque algunas áreas urbanas del Chocó están clasificadas
como tal según los conceptos del Departamento de Planeación y otras entidades
gubernamentales, su estructura y uso del espacio se asemejan más a los patrones rurales.
Esto se refleja en la forma en que se desarrollan las principales actividades económicas,
como la agricultura, la pesca, la minería artesanal y la recolección de recursos naturales.
Además, las dinámicas sociales están marcadas por fuertes lazos comunitarios y
familiares, donde las relaciones de fraternidad y colaboración entre los habitantes siguen
siendo una prioridad.

El Chocó, es un departamento muy rico en materia cultural, es una región habitada en si
mayoría por personas afrodescendientes e indígenas. Estas comunidades mantienen sus
tradiciones culturales, lenguas, dichos y costumbres que enriquecen la diversidad
demográfica del este territorio. Sin embargo, también enfrentan altos índices de pobreza
y necesidades básicas insatisfechas, siendo el acceso al agua potable uno de los problemas
más críticos en las zonas rurales dispersas. La región presenta una de las coberturas más
bajas en servicios públicos esenciales del país, lo cual limita su desarrollo (DNP, 2023).

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4.2. Importancia del Chocó como área de estudio

El departamento del Chocó está ubicado en la región Pacífica de Colombia y cuenta con
una posición geográfica estratégica, Es el único departamento de Colombia con costas en
los  océanos  Pacífico  y  Atlántico.  Es  igualmente  el  único  departamento  limítrofe  con
Panamá. En ella se encuentra la ecorregión que probablemente tenga la mayor pluviosidad
del  planeta,  lo  que  representa  una  ventaja  en  términos  comerciales  y  ambientales.
Pese a esto el departamento del Chocó encabeza la lista de las regiones con mayor rezago
en  materia  de  educación,  abastecimiento  básico,  infraestructura,  salud  y  desarrollo
económico  (Universidad  Nacional  de  Colombia,  2022).  Según  el  Departamento
Administrativo Nacional de Estadística (DANE), para el año 2023, los departamentos que
experimentan  mayor pobreza monetaria fueron el departamento del  Chocó con 67.7%,
seguido del departamento de La Guajira con 65.3%.

En materia de cobertura de agua potable el departamento del Chocó, el Super Intendente
de servicios públicos manifestó “La situación de los servicios públicos en Chocó es un
ejemplo  claro  de  las  debilidades  del  modelo  actual,  pues  debido  a  sus  características
geográficas y la vulnerabilidad económica de una parte importante de sus habitantes, la
provisión de los servicios de energía, agua y aseo no son rentables para el sector privado.”
(Superintendencia de servicios públicos domiciliarios, 2023) y también menciono que el
departamento  del  Choco  es  el  departamento  con  menor  índice  de  calidad,  cobertura  y
continuidad  del  servicio  de  abastecimiento  de  agua.  Según  los  datos  del  departamento
Nacional de Planeación (DNP), el índice de cobertura en el departamento asciendo a tan
solo  57.66%,  cerca  de  17  puntos  porcentuales  por  debajo  de  la  media  del  país,  en
Ilustración  8  se  muestra  la  cobertura  de  acueducto  en  todo  el  país,  elaborada  con
información de la superintendencia de servicios públicos.

Ilustración 8. Cobertura de acueducto (REC). DNP.

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Tesis II

Paradójicamente, a pesar de ser el departamento con mayor potencial hídrico de
Colombia, gracias a su abundante red de afluentes y su elevado volumen de precipitación,
el Chocó presenta algunos de los peores indicadores en acceso a agua potable y
saneamiento básico. Esta situación contradice su riqueza natural y representa un obstáculo
significativo para el cumplimiento del Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) 6, que
busca garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para
todos.

En este contexto, los municipios de Quibdó e Istmina específicamente en la zona rural
dispersa  de  acuerdo  a  definiciones  y  caracterizaciones  anteriormente  expuestas,
seleccionados como caso de estudio, son ejemplos representativos de las condiciones que
enfrentan  las  poblaciones  ribereñas  rurales  del  departamento.  Ambos  municipios  se
caracterizan  por  contar  con  alta  densidad  de  poblaciones  dispersas,  acceso  limitado  a
infraestructura básica, una marcada dependencia de los cuerpos de agua cercanos para sus
actividades diarias y lluvias anuales que oscilan entre 6000mm y 12000mm.

Su ubicación en una de las regiones más lluviosas y húmedas del planeta genera una
oportunidad para implementar soluciones alternativas de abastecimiento, como la cosecha
de aguas lluvias, que pueden garantizar un suministro continuo y seguro de agua potable,
contribuyendo de manera importante a la mejora de la calidad de vida de las comunidades
rurales. Además, contribuye a la competitividad de la región y a la satisfacción de
necesidades básicas actualmente insatisfechas. La adopción de este tipo de soluciones no
solo beneficiaría a la población local, sino que también contribuiría al cumplimiento de
los compromisos nacionales con el Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) 6, que busca
garantizar el acceso universal al agua potable y al saneamiento adecuado.

4.3. Condiciones climáticas del departamento del Chocó

4.3.1. Clima general

El Chocó presenta un clima, cálido y húmedo, con temperaturas medias anuales que
oscilan entre 24°C y 28°C. La región no presenta grandes variaciones estacionales debido
a su proximidad con la línea ecuatorial, lo que resulta en un clima estable a lo largo del
año. (Instituto de Investigaciones Ambientales del Pacífico - IIAP, 2017)

Según  la  clasificación  de  Köppen,  el  clima  del  Chocó  es  super  húmedo  de  selva,  con
lluvias  durante  todo  el  año.  Las  condiciones  son  húmedas  al  norte  del  departamento
municipios  como  Acandi,  Unguia  y  la  zona  del  Urabá  Chocoano  y  se  incrementan
gradualmente  hacia  el  centro,  formando  un  óvalo  que  limita  al  norte  con  Quibdó,  con
Lloró al este y con Istmina al sur

, siendo esta una de las pocas regiones del mundo que

alcanza, en oportunidades, volúmenes de lluvia superiores a los 10.000 mm al año, las

Área que incluye los casos de estudio de la presente investigación.

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condiciones húmedas disminuyen hacia la parte costera y al este, en la cordillera
Occidental, siendo el clima de tipo súper húmedo.

En el departamento del Chocó se encuentran cuatro pisos térmicos: cálido, medio, frío y
muy frío. El piso térmico cálido representa un poco más del 90% del departamento, los
pisos medio, frío y muy frío, se encuentran ubicados al Este en la cordillera Occidental,
en los municipios de San José de Tadó (límite con el Dto de Risaralda), Carmen de Atrato
(límite con el Dto de Antioquia), San José del Palmar (límite con el departamento del
Valle del Cauca).

4.3.2. Características de la pluviosidad

Gracias a la ubicación geográfica, la diversidad de relieve y la gran variedad de climas
que  posee,  Colombia  es  uno  de  los  países  que  cuenta  con  mayor  riqueza  hídrica  en  el
mundo. La disponibilidad de agua en el país se ve reflejada en el sinnúmero de recursos
hídricos  con  los  que  cuenta,  los  cuales  se  distribuyen  por  toda  su  superficie  terrestre.
Colombia  se  encuentra  privilegiada  al  estar  limitada  por  dos  océanos,  el  Pacifico  y  el
Atlántico.  (Instituto  de  Hidrología,  Meteorología  y  Estudios  Ambientales  (IDEAM),
2023).

Como se evidencia en Ilustración 9 hay registros de datos promedios que demuestran que
hay zonas en el pacífico colombiano que están por encima de los 10000 mm al año y
valores promedio de más de 4000 mm en el año lo que es una cifra bastante representativa
ya que el promedio anual 1168mm al año según The Global Economy.

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Ilustración 9. Precipitación Media Total Anual Promedio Multianual 1981 - 2010 - IDEAM 2014

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El departamento del Chocó es considerado como el departamento más lluvioso de todo
Colombia y compite junto con Cherrampunji, en la india y el monte Waialeale, en Hawai
por el primer puesto a nivel mundial. Factores fisiográficos como la Serranía del Baudó
y  la  Cordillera  Occidental,  su  orientación,  forma,  altitud,  vegetación  exuberante  y
distancia al litoral, entre otros, son responsables de la convección forzada y profunda de
grandes  cantidades  de vapor de  agua y núcleos de  condensación,  transportadas  por los
vientos  alisios  al  recurvarse  y  enfrentarse  con  este  sistema  orográfico.    (Instituto  de
Investigaciones Ambientales del Pacífico - IIAP, 2017)

El Departamento del Chocó se destaca por ser la región con el mayor volumen de lluvias
en Colombia. En gran parte de su zona central y sur, las precipitaciones superan los 7.000
mm anuales. Los niveles más altos de lluvia se registran en la región centro-oriental,
especialmente entre los municipios de Lloró y Quibdó, donde las precipitaciones anuales
superan los 10.000 mm. Por otro lado, la región con menores lluvias se encuentra en el
extremo norte, particularmente en la zona de Urabá, donde los registros descienden hasta
los 2.500 mm al año. En la Ilustración 10 se puede evidenciar un Mapa de Precipitación
anual del Departamento del Chocó, en donde se puede ver que es un departamento muy
lluvioso en su mayoría.

El desarrollo de la investigación se realizó con datos de las estaciones meteorológicas del
IDEAM en Istmina y Quibdó, las cuales evidencian la intensidad y persistencia de las
lluvias, con registros históricos que destacan su alto potencial hídrico y su impacto en las
dinámicas sociales y ambientales de la región.

En la estación de Istmina, el año más lluvioso fue 2015, con un total de 16,400 mm de
precipitación. Para el año 2024, hasta el 11 de noviembre, ya se han acumulado 13,607
mm, lo que refleja la magnitud de las lluvias aún sin concluir el periodo anual. El mes
con mayor promedio histórico de precipitaciones es agosto, con 879.95 mm, mientras que
febrero presenta el promedio más bajo, con 575.38 mm. Además, el año 2005 se destacó
por registrar la mayor cantidad de días lluviosos, con 294 días, frente a 2020, que tuvo el
menor número con 227 días. El 21 de diciembre de 2018 se registró el día con la mayor
precipitación, alcanzando 422 mm. Los meses de agosto, septiembre y octubre concentran
las lluvias más intensas, mientras que enero, febrero y diciembre presentan menores
volúmenes, aunque aún significativos en comparación con otras regiones del país.

Por su parte, en la estación de Quibdó, el año con mayor precipitación acumulada fue
2006, con un registro de 9,628 mm, mientras que, en 2024, hasta el 11 de noviembre, ya
se han acumulado 7,491 mm. Al igual que en Istmina, agosto es el mes más lluvioso, con
un promedio de 612.09 mm, y febrero es el de menor precipitación promedio, con 383.36
mm. El año 2008 tuvo el mayor número de días lluviosos, alcanzando 336 días, mientras
que 2023 registró el menor número, con 299 días. El 25 de diciembre de 2008 marcó el
día con mayor precipitación, registrando 216.1 mm. Aunque Quibdó presenta una

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pluviosidad ligeramente menor que Istmina, sigue siendo una de las zonas más lluviosas
del mundo, con una distribución similar de picos y bajos en los meses mencionados.

Estos datos confirman la excepcional pluviosidad de la región, caracterizada por lluvias
intensas y persistentes a lo largo del año, con pocas temporadas secas. Este patrón
climático no solo define las condiciones de vida de las comunidades locales, sino que
también refuerza la viabilidad de sistemas de cosecha de aguas lluvias como alternativa
sostenible para garantizar el acceso al agua potable en zonas rurales dispersas.

Ilustración 10. Mapa Precipitación anual del Departamento del Chocó - IDEAM

El departamento del Chocó, dadas sus características geográficas y climáticas, se presenta
como el escenario óptimo para la implementación de tecnologías alternativas de
abastecimiento de agua potable, especialmente en las zonas rurales dispersas donde las
necesidades son más apremiantes.

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5. DEMANDA DE AGUA

5.1. Demanda de agua según Organización Mundial de la Salud

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el suministro mínimo de agua para
cubrir las necesidades básicas de una persona debe ser de al menos 50 a 100 litros por
persona al día (lpd). Este rango asegura el acceso suficiente para beber, cocinar, y
mantener una higiene básica.

La OMS desglosa la demanda de agua de la siguiente forma:

•  Consumo de agua potable: aproximadamente 5 litros por persona al día.
•  Preparación de alimentos: unos 10 a 20 litros por persona al día.
•  Higiene personal: alrededor de 15 a 30 litros por persona al día.
•  Limpieza del hogar e higiene adicional: 10 a 20 litros por persona al día.

Este rango de 50 a 100 lpd está diseñado para garantizar una buena calidad de vida, pero
en situaciones de emergencia o en contextos con escasez extrema, la OMS establece un
mínimo de 20 lpd como cantidad suficiente para cubrir las necesidades esenciales
(mínimo vital), aunque esta cantidad limita las actividades de higiene y confort.

5.2. Demanda de agua Para Colombia

En Colombia se establecen diferentes parámetros para tener en cuenta en el cálculo de la
demanda teniendo en cuenta diferentes parámetros como uso, temperatura, altura sobre
el nivel del mar, entre otros.

5.2.1. Resolución 0330 de 2017

La Resolución 0330 de 2017 es la norma por la cual se adopta el Reglamento Técnico
para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS), en su artículo 43 establece
las dotaciones deben determinarse haciendo uso de datos históricos de los consumos de
agua potable de los suscriptores, disponible por parte de la persona prestadora del servicio
de acueducto o, en su defecto, recopilada en el Sistema Único de Información (SUI) de
la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD), siempre y cuando los
datos sean consistentes. En todos los casos, se deberá utilizar un valor de dotación que no
supere los máximos establecidos en la siguiente tabla.

Tabla 11. Dotación neta máxima por habitante (Res 0330 de 2017 - Art 43)

ALTURA PROMEDIO SOBRE EL NIVEL
DEL MAR DE LA ZONA ATENDIDA

DOTACIÓN

NETA

MÁXIMA

(L/HAB*DÍA)

> 2000 m s. n. m.

120

1000 – 2000 m s. n. m.

130

< 1000 m s. n. m.

140

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5.2.2. Resolución 844 de 2018

La Resolución 844 de 2018 es la normal que parametriza los requisitos técnicos para los
proyectos  de  agua  y  saneamiento  básico  de  zonas  rurales  que  se  adelanten  bajo  los
esquemas  diferenciales.  En  el  artículo  32  numeral  1.  Establece  que  Los  valores  de
dotación neta deberán encontrarse entre 20 L/hab*día y 200 L/hab*día, diferenciando el
volumen  para  atender  las  necesidades  de  consumo  humano,  las  domésticas  y  las  de
subsistencia de la familia rural.

5.2.3. Reglamento Técnico Del Sector Agua Potable Y Saneamiento Básico -

RAS, Título J

El RAS en el titulo J define “Alternativas tecnológicas en agua y saneamiento para el
sector rural”, para efectos de demanda de agua establece tres niveles de servicios que
varían en función del uso del agua, siendo el nivel 1 el más limitado y el nivel 3 el que
ofrece mayor cobertura en termino de actividades, a continuación, se relacionan cada uno
de ellos:

Tabla 12. Demandas de agua de acuerdo con lo estipulado en el RAS- Rural (Avellaneda Franco, 2020)

Nivel

Demanda

Características

Nivel

servicio 1 –
bajo

Menor

igual a 20
lppd

Este  es  un  nivel  de  servicio  bastante  precario  para  la  provisión  en  el
periodo de tiempo más crítico al final de una escasez prolongada de oferta
de  agua,  en  donde  los  sistemas  centralizados  pueden  ser  sometidos  a
racionamientos rigurosos o cuando las fuentes de agua disponibles en el
predio reducen su caudal drásticamente

En estas condiciones el agua para consumo humano debe limitarse al agua
de  bebida,  la  necesaria  para  preparar  los  alimentos  de  la  familia,  y  el
lavado  de  manos  y  utensilios  de  cocina.  Estas  dos  últimas  pueden  ser
almacenadas para reusarlas en la descarga del inodoro.

Nivel

servicio 2 –
medio

Entre 20 y 40
lppd

Este es un nivel de servicio que obliga también al uso eficiente y ahorro
del agua en el hogar y es el que se da generalmente cuando la provisión se
hace acarreando el agua desde pilas públicas o desde aljibes o cuando el
sistema centralizado de agua está sometido a un régimen de racionamiento
de medio tiempo. En estas condiciones el agua debe usarse
primordialmente para bebida, la necesaria para preparar los alimentos de
la familia, aseo corporal limitado, lavado de manos, y utensilios de cocina,
y descarga del inodoro con agua reciclada. El lavado de ropa deberá ser
programado con los ahorros que se puedan almacenar

Nivel

servicio 3 –
alto

Entre 40 y
100 lppd

Este también es un nivel de servicio que obliga al uso eficiente del agua
en el hogar pero que permite, además de los usos anteriores, cubrir el
lavado de ropa y la limpieza del hogar

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6. TRATAMIENTO

DESINFECCIÓN

AGUA

PARA

CONSUMO HUMANO

En  el  año  2001,  las  Naciones  Unidas  declararon  el  acceso  al  agua  limpia  como  un
"derecho humano básico", destacando su relevancia para la salud, el desarrollo sostenible
y  la  dignidad  humana.  Como  parte  de  este  compromiso  global,  se  fijó  el  objetivo  de
reducir a la mitad el número de personas sin acceso a agua potable y saneamiento para el
año  2015.  A  pesar  de  los  avances  logrados,  el  acceso  al  agua  segura  sigue  siendo  un
desafío  crucial,  especialmente  en  comunidades  rurales  dispersas  y  con  limitaciones
económicas. (McAllister, 2005)

En este capítulo, se analizan diferentes tecnologías de tratamiento y desinfección de agua,
con un enfoque particular en soluciones sostenibles y de uso individual, diseñadas para
satisfacer las necesidades de hogares en contextos de alta vulnerabilidad y aplicables para
aguas lluvias. Estas tecnologías no solo deben garantizar la calidad del agua para consumo
humano, sino también ser prácticas, accesibles y adaptables a las condiciones específicas
de las comunidades rurales dispersas de Colombia.

Es  necesario  que  el  agua  retirada  y  destinada  al  consumo  directo  de  las  personas  sea
tratada  antes  de  su  ingesta.  El  tratamiento  debe  estar  dirigido  a  la  remoción  de  las
partículas  sólidas  suspendidas  que  no  fueron  retiradas  en  el  proceso  de  tratamiento
primario  que  es  netamente  mecánico  y  sedimentológico  y  en  segundo  lugar  al
acondicionamiento bacteriológico.

El proceso de desinfección tiene el objetivo principal de garantizar la eliminación de
patógenos que causan impactos negativos en la salud que se encuentran en al agua. Los
microorganismos entre virus, bacterias, entre otros más comunes encontrados en el agua
el amilobácter, coliformes y salmonela, dentro de los virus es posible encontrar hepatitis
A, adenovirus, entre otras enfermedades.

Existen diversos tipos de métodos de desinfección que se implementan de acuerdo a las
condiciones, ventajas y desventajas de cada método, dentro de los cuales esta

➢ Cloración: es efectiva para neutralizar virus y bacterias, protección residual contra

contaminación en almacenamiento, además automatizar el proceso de cloración y
desinfección es relativamente sencillo y económico; sin embargo, tiene algunas
desventajas como que en altas dosis es extremadamente toxico, el sabor y el olor
pueden ser molestos, entre otros.

➢ Cloraminación: Protección residual contra la recontaminación, es eficaz contra la

formación de biopelículas en la distribución sistema con las desventajas que las
partículas de cloraminas pueden ser perjudiciales para personas dializadas.

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➢ Ozonización: este método es tiene la ventaja de no depender de un suministro

continuo  de  químicos  y  resulta  ser  eficaz  contra  bacterias,  virus  y  protozoos
(Giardia  y  Cryptosporidium),  pero  la  lámpara  de  ozanización  debe  ser
reemplazada cada 6 o 12 meses y tienen mercurio el cual puede ser toxico en caso
de  un  accidente  o  mala  manipulación.  La  eficiencia  de  este  sistema  se  ve
comprometida en la medida que existan contaminantes químicos, la inadecuada
manipulación del agua y la formación de biopeliculas.

➢ Filtración: este proceso consiste en la retención de elementos de 0.01 a 10 mm

mediante  la  utilización  de  membranas  y  materiales  filtrantes.  Esta  técnica  es
recomendada  para  anteceder  los  procesos  de  desinfección  química,  es  decir,  la
técnica  podría  aplicarse  con  éxito  para  la  clarificación,  pretratamiento  y
eliminación de partículas gruesas.

➢ Luz Ultravioleta: La fuerte luz solar desinfecta el agua al desactivar

permanentemente bacterias, esporas, mohos y virus. Las investigaciones
identificaron la parte del espectro electromagnético responsable de este conocido
efecto; longitudes de onda entre 200 nm y 300 nm, a menudo llamadas UV-C.
(Avellaneda Franco, 2020).

➢ Desinfección solar: La desinfección solar es un método simple y de bajo costo que

utiliza la radiación solar para mejorar la calidad del agua destinada al consumo
humano. Este proceso consiste en exponer botellas transparentes llenas de agua a
la  radiación  UV  y  al  calor  generado  por  el  sol,  logrando  la  eliminación  de
microorganismos  patógenos.  En  sistemas  de  captación  de  aguas  lluvias,  las
botellas  pueden  colocarse  en  la  cubierta  de  las  viviendas,  maximizando  la
exposición al sol. Según un estudio publicado en Water Science & Technology:
Water Supply (Meera & Ahammed, 2008)la desinfección solar es eficaz en climas
soleados,  logrando  la  inactivación  completa  de  coliformes  totales  en  agua
recolectada de techos tras 6 horas de exposición con una intensidad solar superior
a 500 W/m², sin evidencia de reactivación de microorganismos tras 24 horas de
almacenamiento.
Si  bien este método es  una solución  accesible en países en desarrollo, depende
completamente de las condiciones climáticas. En días nublados o temporadas de
baja  radiación  solar,  su  efectividad  disminuye,  por  lo  que  es  necesario
complementarlo con otros métodos para garantizar la calidad del agua de manera
constante.

6.1. Sistemas de Tratamiento de Agua para Uso Individual en Comunidades

Rurales

o Filtro cerámico impregnado con Plata coloidal: El filtro cerámico

utiliza plata coloidal, carbón activado y cerámica porosa para eliminar
bacterias, olores y partículas de 0.5 a 1 micron. Un estudio en Camboya

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mostró que estos filtros reducen E. coli en un 99% y bacteriófagos en un
90-99%. (Brown & Sobsey, 2010) Con un costo producción de menos de
12 USD por unidad si se hace de manera artesanal, los filtros cerámicos
ofrecen una solución económica y efectiva para el tratamiento de agua
potable, filtrando hasta 20 litros al día (Lerma Arias, 2012). El elemento
filtrante puede tener una vida de aproximadamente 2 años, y el recipiente
más de 5 años. Están disponibles de manera comercial en un rango de
precios de $160.000 a $420.000 pesos colombianos.

Ilustración 11. Filtro cerámico purificador de agua (fuente: alfa)

o Filtro de Arena: La filtración lenta en arena es un método eficaz y

rentable para purificar agua, especialmente en países en desarrollo. Este
proceso,  usado  desde  hace  más  de  150  años,  elimina  sedimentos  y
patógenos mediante un tratamiento biológico al pasar agua contaminada
por  una  capa  de  arena.  Aunque  en  países  industrializados  su  uso  ha
disminuido por altos costos de terreno y mano de obra, sigue siendo una
solución prometedora para sistemas de agua sostenibles. A diferencia de
la  filtración  rápida,  la  filtración  lenta  en  arena  se  basa  en  procesos
biológicos  más  que  físicos,  garantizando  una  purificación  eficiente  del
agua. (Bruni & Spuhler, 2018)
Estos filtros pueden ser operados y monitoreados por las comunidades si
los  cuidadores  reciben  una  capacitación  adecuada.  El  mantenimiento
diario requiere menos de una hora para ajustar tasas de flujo y verificar su
correcto funcionamiento. La limpieza, que puede realizarse en un solo día
con  varias  personas,  exige  medidas  higiénicas  estrictas.  Un  filtro  bien
diseñado  requiere  pocas  reparaciones,  limitándose  generalmente  a  las
válvulas  y  tubos  metálicos,  mientras  que  los  tanques  y  el  sistema  de
drenaje  presentan  alta  durabilidad.  (CENTRO  DE  AGUAS  Y
SANEAMIENTO AMBIENTAL , 2008)

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Ilustración 12. Unidad de Filtración de Agua a nivel domiciliario - Universidad Mayor de San Simón Bolivia

o Desinfección Solar: La desinfección solar utiliza la radiación UV de la

luz solar como principal agente para inactivar microorganismos en el agua,
siendo favorecida por el calor que aumenta la temperatura del agua. Si esta
supera los 50 °C, el tiempo de tratamiento disminuye significativamente.
Este  método  ha  demostrado  remover  hasta  3  órdenes  logarítmicos  de
coliformes  termotolerantes  y  microorganismos  como  Vibrio  cholerae  y
Salmonella. (CENTRO DE AGUAS Y SANEAMIENTO AMBIENTAL
, 2008)
Un estudio sobre el  tratamiento  de agua de lluvia recolectada en techos
mostró que la desinfección solar puede ser una solución económica para
países con climas soleados. Con una exposición de 6 horas a intensidades
solares superiores a 500 W/m², se logró la inactivación total de coliformes
totales  sin  evidencia  de  reactivación  tras  24  horas  de  almacenamiento.
Aunque  es  una  solución  económica  y  efectiva  en  climas  soleados,  su
dependencia total de las condiciones climáticas la hace poco resiliente para
situaciones  donde  la  disponibilidad  de  sol  es  limitada  o  impredecible.
(Meera & Ahammed, 2008)

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Ilustración 13. agua potable mediante el proceso SODIS - Meera & at 2008

o Desinfección por cloración: La cloración, introducida masivamente a

principios del siglo XX, es un método eficiente, rápido y económico para
desinfectar  agua,  complementando  la  filtración.  Además  de  eliminar
microorganismos dañinos, también reduce niveles de hierro, manganeso y
sulfuro de hidrógeno. Su ventaja principal radica en la capacidad del cloro
residual  de  prevenir  la  recontaminación  del  agua.  (Shrestha,  Dangol,  &
Spuhler, 2018)

El hipoclorito de calcio y el hipoclorito de sodio son los compuestos más
utilizados. El hipoclorito de calcio está disponible en polvo o pastillas con
concentraciones de 35-70% de cloro activo, mientras que el hipoclorito de
sodio,  comúnmente  conocido  como  lavandina,  tiene  una  concentración
líquida promedio  de 6-10%. Es esencial evitar productos  con sustancias
tóxicas  no  aptas  para  consumo  humano.  Ambos  compuestos  inactivan
microorganismos a través de ácido hipocloroso (HOCl) o ion hipoclorito
(OCl⁻).  (CENTRO  DE  AGUAS  Y  SANEAMIENTO  AMBIENTAL  ,
2008)

o Filtro de carbón activado: filtro de carbón activado impregnado con

plata coloidal  que inhibe la reproducción  de microorganismos  presentes
en el agua, además de eliminar hasta en un 98% olor, color, sabor, cloro
residual  y  compuestos  químicos  de  tipo  orgánico.  El  producto  tiene  un
valor comercial de entre $210.000 (USD$50) y $320.000 (USD$80) y se
le  debe  cambia  el  cartucho  de  carbón  activado  cada  6  meses  y  tiene  un
costro aproximado de $39.000 (USD$10), la capacidad de este sistema es
de 45l/hora.

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Ilustración 14. Filtro de carbón activado

o Filtro multicapas: es un filtro lento compuesto de cinco elementos:

Carbón  Activado:  remueve  el  cloro  y  productos  químicos.  WSM-300:
poderoso material  esterilizante, elimina cualquier bacteria y mantiene el
pH del agua. Arena de Sílice: remueve los componentes ácidos del agua
para  mantener  su  balance  de  pH.  Zeolita:  remueve  los  metales  pesados
tales  como  plomo  y  aluminio.  Arena  Mineral:  compuesta  de  elementos
favorables para la salud como el potasio, el sodio, el calcio y el magnesio.
El calor del componente es de $100.000 (USD$5) a $195.000 (USD$49)
y  requiere  cambiar  el  filtro  casa  6  meses  y  tiene  un  valor  de  $25.000
(USD$6) , la capacidad de este sistema es de 1.25 litros por hora.

Ilustración 15. filtro multicapa

o Filtro de osmosis inversas y luz ultra violeta: consiste en un sistema de

purificación que tiene una capacidad de 3.8 LPS, el cual tiene 5 etapas con
diferentes sistemas de filtrados que tiene carbón activado en bloque y
granular, lámpara de luz ultra violeta, abrillantados y polipropileno, el cual
garantiza potabilizar el agua. El sistema tiene un costo de $480.000

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(USD$120) y un costo de mantenimiento cada 6 meses que fluctúa entre
los $60.000 (USD$15) y $70.000 (USD$17.5).

Ilustración 16. filtro de osmosis inversa y luz ultravioleta (fuente: evans)

6.2. Tratamiento de agua para zonas rurales dispersas

Este apartado presenta una evaluación detallada de diversas tecnologías de potabilización
de aguas lluvias, enfocada en identificar la opción más adecuada para su implementación
en áreas rurales dispersas del departamento del Chocó, con énfasis en los municipios de
Quibdó e Istmina que son el caso de estudio de esta investigación. En las comunidades
rurales dispersas se requiere una solución efectiva que garantice calidad y sostenibilidad
en el suministro de agua. Para este análisis, se diseñó una matriz multicriterio que pondera
factores clave como los costos de implementación y mantenimiento, la eficiencia en la
remoción de contaminantes, la durabilidad de los sistemas, la facilidad de instalación y
uso, y la resiliencia ante condiciones ambientales y logísticas complejas.

Cada tecnología fue evaluada en una escala de 1 a 10, donde una puntuación  más alta
representa  un  mejor  desempeño  en  el  contexto  local,  tomando  en  cuenta  criterios
establecidos por la normativa colombiana. Este análisis se fundamenta en el Reglamento
Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS 2000, Título J), y en las
Resoluciones 0330 de 2017, 844 de 2018 y 799 de 2021, que estipulan los parámetros y
estándares de calidad del agua y las características técnicas mínimas para los sistemas de
potabilización en zonas rurales dispersas. Estas normativas guiaron la estructuración de
los criterios en la matriz y aseguraron que cada opción evaluada cumpla con los requisitos
técnicos y legales para su implementación en el contexto del Chocó. De esta manera, el
análisis no solo facilita la selección de la tecnología más adecuada para el caso de estudio,
sino  que  también  contribuye  a  establecer  lineamientos  replicables  en  otras  regiones
rurales dispersas del país con necesidades similares.

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Tesis II

La valoración de cada tecnología en la matriz multicriterio se realizó utilizando una escala
de 1 a 10 como se evidencia en la Ilustración 17 , donde los puntajes más altos indican un
mejor desempeño en relación con cada criterio. Para asegurar una evaluación objetiva y
ajustada a las condiciones específicas de las zonas rurales dispersas de Quibdó e Istmina
en el Chocó, se consideraron tanto aspectos técnicos como económicos, guiados por las
normativas colombianas en abastecimiento de agua potable y saneamiento básico.

Ilustración 17. Criterios de ponderación selección de alternativa zona de estudio.

Cada criterio fue ponderado y valorado según su relevancia en el contexto rural,
evaluando:

✓ Costo de Implementación: Se evaluó el costo inicial de cada tecnología,

asignando puntuaciones más altas a aquellas con menor inversión, favoreciendo
opciones más asequibles para comunidades rurales con recursos limitados.

✓ Costo de Mantenimiento: Este criterio consideró tanto la frecuencia como el

costo de mantenimiento requerido. Las tecnologías que necesitan menos
intervenciones y menores costos de mantenimiento recibieron puntuaciones más
altas, buscando opciones sostenibles en el tiempo.

✓ Eficiencia de Remoción de Contaminantes: Se calificó la capacidad de cada

tecnología para eliminar contaminantes, otorgando una mayor puntuación a
aquellas que presentan una alta eficiencia en la remoción, lo cual es crucial para
la calidad del agua en áreas con acceso limitado a sistemas centralizados de
potabilización.

✓ Durabilidad: Se valoró la vida útil de cada tecnología, dando preferencia a las

soluciones con mayor durabilidad y resistencia a las condiciones ambientales del
Chocó, para asegurar una inversión a largo plazo en las zonas rurales.

✓ Facilidad de Instalación: Este criterio se enfocó en la simplicidad del proceso de

instalación, valorando aquellas tecnologías que no requieren herramientas

Deficiente (1-2): La tecnología tiene un desempeño muy bajo en el criterio evaluado, con numerosos
problemas o limitaciones.

Malo (3-4): La tecnología presenta deficiencias significativas y no cumple bien con el criterio, siendo
poco adecuada.

Regular (5-6): La tecnología cumple con el criterio de manera aceptable, pero tiene áreas de
mejora importantes.

Bueno (7-8): La tecnología tiene un buen desempeño en el criterio evaluado, con pocos problemas y
bastante adecuada.

Excelente (9-10): La tecnología sobresale en el criterio evaluado, mostrando un desempeño excelente y
sin problemas significativos.

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especializadas ni habilidades técnicas avanzadas, facilitando su implementación
en áreas de difícil acceso.

✓ Resiliencia: Este criterio valoró la capacidad de cada tecnología para adaptarse a

variaciones en la calidad del agua y en las condiciones ambientales, asignando
mayores puntuaciones a las tecnologías más flexibles y adaptables, fundamentales
en contextos con alta variabilidad climática y de calidad del agua en zonas rurales
dispersas.

✓ Facilidad de Uso: Se evaluó la sencillez en la operación diaria de cada tecnología,

con una puntuación más alta para aquellas que pueden ser utilizadas sin requerir
capacitación técnica constante, garantizando que las comunidades puedan operar
los sistemas de manera autónoma.

La valoración resultante en cada criterio refleja una evaluación integral de las capacidades
de cada tecnología para cumplir con los requerimientos establecidos por el RAS 2000 y
las Resoluciones 0330 de 2017, 844 de 2018 y 799 de 2021, además se hizo un análisis
exhaustivo de literatura relacionada con cada una de las tecnologías, analizando casos de
éxito e investigaciones realizadas a nivel mundial logrando una aproximación balanceada
entre la viabilidad técnica, económica y normativa para su aplicación en el caso de
estudio.

Ilustración 18. Matriz multicriterio selección sistema de tratamiento zona rural dispersa

A continuación, se presentan los resultados de la matriz multicriterio, que sintetizan la
evaluación de diversas tecnologías para la potabilización de aguas lluvias en zonas rurales
dispersas. Esta tabla resume las puntuaciones obtenidas por cada tecnología en función
de  criterios  clave  como  costos  de  implementación  y  mantenimiento,  eficiencia  de
remoción de contaminantes, durabilidad, facilidad de instalación y uso, y resiliencia. Los
resultados reflejan la capacidad de cada opción para satisfacer las  necesidades de agua
potable  en  el  contexto  local  (caso  de  estudio),  proporcionando  una  base  sólida  para  la

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toma de decisiones informadas. A continuación, se invita a revisar la Tabla 13. Análisis
de resultado evaluación multicriterio que concluye sobre cada tecnología evaluada.

Tecnología

Conclusión

Ósmosis Inversa
Descentralizada

Es muy eficiente para eliminar contaminantes, pero presenta
desafíos en costos y mantenimiento. Aunque su instalación es
algo compleja, es fácil de usar. En general, es una tecnología
efectiva pero costosa, de alto mantenimiento y con grandes
limitaciones por la presión necesaria para funcionar.

Desinfección
Ultra

violeta

(UV)

Muy eficaz en eliminar microorganismos, pero con costos y
mantenimiento relativamente altos. La instalación es fácil,
pero su rendimiento depende de la calidad del agua.

filtro de arena
Lento

Ofrece  una  buena  combinación  de  costos  moderados,
durabilidad  y  eficiencia,  con  mantenimiento  y  facilidad  de
instalación  aceptables.  Ideal  para  zonas  rurales  con
presupuestos limitados.

Filtro de vidrio
triturado

Ofrece  buena  eficiencia  y  durabilidad  con  un  impacto
ambiental  positivo.  Los  costos  y  mantenimiento  son
moderados,  y  la  instalación  es  relativamente  sencilla.  Ideal
para comunidades que valoran la sostenibilidad.

Filtro de arcilla
impregnado con
plata coloidal

Excelente en eficiencia, durabilidad, y facilidad de uso, con
bajo costo de mantenimiento. Es una opción robusta y
sostenible para entornos rurales.

Filtro de carbón
activado

Equilibra  bien  costos,  eficiencia,  y  durabilidad,  con
mantenimiento y facilidad de instalación favorables. Aunque
por  sus  propiedades  se  puede  considerar  como  una  opción
complementaria  a  otra  tecnología,  como  el  filtro  de  arena  o
filtro de vidrio triturado.

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desinfección
solar

Bajo  costo  operativo  y  bajo  mantenimiento,  utilizando  la
energía  solar  para  eliminar  microorganismos.  Eficaz  y
sostenible,  aunque  la  velocidad  de  desinfección  puede
depender de la intensidad solar y el tiempo de exposición lo
que lo hace poco resiliente. Ideal para áreas con buen acceso
a luz solar.

Micro filtrado

Ofrece  una  buena  eficiencia  y  durabilidad  con  costos  y
mantenimiento  moderados.  La  instalación  es  relativamente
sencilla, y la resiliencia es regular porque requiere una presión
mínima  de  servicio.  Es  una  opción  equilibrada  para  la
filtración  de  partículas  grandes,  sin  embargo,  no  es  tan
eficiente contaminantes de menor tamaño

Desinfección
con Cloro en el
Tanque

almacenamiento

Los  costos  de  implementación  son  moderados,  pero  el
mantenimiento  es  alto  debido  al  suministro  constante  de
insumos. La durabilidad y la facilidad de uso son buenas, con
una  instalación  sencilla.  La  resiliencia  es  regular,  ya  que  el
ajuste  del  químico  depende  de  los  parámetros  del  agua.  Es
adecuada para una calidad agua aceptable en almacenamiento.

Tabla 13. Análisis de resultado evaluación multicriterio

El  filtro  de  arena  impregnado  con  plata  coloidal  obtuvo  una  calificación  total  de  60
puntos, destacándose como una de las tecnologías más adecuadas para la potabilización
de  aguas  lluvias  en  zonas  rurales  dispersas  de  Quibdó  e  Istmina.  Esta  tecnología  se
distingue  por  su  bajo  costo  de  implementación  y  mantenimiento,  así  como  por  su  alta
eficiencia en la remoción de contaminantes, lo que asegura la calidad del agua. Además,
su durabilidad y facilidad de instalación permiten una rápida adopción en comunidades
con  recursos  limitados.  La  capacidad  de  este  sistema  para  ser  operado  con  un
mantenimiento  relativamente  simple  y  su  resiliencia  ante  variaciones  en  la  calidad  del
agua son aspectos que lo convierten en una opción confiable y sostenible para satisfacer
las necesidades de agua potable en el contexto rural del Chocó. Así las cosas, y después
de aplicar la metodología planteada a partir de una matriz multicriterio, el filtro de arena
impregnado con plata coloidal representa una solución eficaz y accesible que cumple con
los estándares requeridos, alineándose con las normativas colombianas y favoreciendo la
salud pública en estas comunidades.

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7. SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE AGUAS LLUVIAS

Desde  el  principio,  las  primeras  civilizaciones  han  aprovechado  el  agua  superficial,
construyendo  las  primeras  poblaciones  a  orillas  de  diferentes  cuerpos  de  agua  y
aprendiendo a utilizarla para temas agrícolas y producción de cultivos, además como vía
de  transporte.  De  la  misma  forma  empezaron  su  aprendizaje  en  la  aplicación  del  agua
lluvia,  aunque  en  ese  momento  no  dependían  de  ésta  para  sobrevivir.  (GUZMÁN
CONDIA & BARROS CERVANTES, 2018).

Ilustración 19. Sistema de captación de agua lluvias (Organización Panamercana de la Salud, 2004)

La recolección de agua de lluvia se presenta como una alternativa accesible para satisfacer
las  necesidades  de  consumo  humano  y  agrícolas  en  diversas  regiones  del  mundo,
caracterizadas por altos o moderados niveles de precipitación, donde la oferta de agua en
cantidad y calidad adecuadas para el consumo es limitada, la captación de agua de lluvia
puede  considerarse  como  una  fuente  vital  de  abastecimiento.  Este  proceso  implica  la
captación,  conducción,  tratamiento  y  almacenamiento  del  agua  de  lluvia  en  depósitos
destinados a su uso futuro. En el ámbito doméstico, es común utilizar la superficie del
tejado  como  área  de  captación  para  maximizar  la  recolección  de  agua  de  lluvia.  Este
enfoque  sencillo  y  eficaz  contribuye  significativamente  a  la  autosuficiencia  hídrica,
especialmente  en  áreas  con  condiciones  climáticas  propicias  para  este  método  de
obtención de agua, como en zonas rurales dispersas de alta precipitación. (Organización
Panamercana de la Salud, 2004)

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La captación de las aguas lluvias presenta múltiples ventajas, tales como:

➢ En lugares alejados de chimeneas industriales y alta contaminación atmosférica la

calidad físico química del agua es aceptable.

➢ Tiene la capacidad de ser implementado de manera individual por lo que es

adecuado para comunidades alejadas y/o dispersas.

➢ La implementación del sistema no requiere demasiados costos adicionales ya que

el sistema de cosecha de agua en su mayoría está conformado por materiales
inherentes a cualquier edificación.

➢  En la mayoría de casos no se requiere de energía para la operación.
➢  Es un sistema relativamente fácil y económico de mantener
➢  El sistema de recolección de aguas lluvias tiene un costo de operación nulo.

Sin embargo, a pesar que es un sistema con muchas bondades también presentan algunas
desventajas como:

o La cantidad de agua captada es variable en función de la precipitación del lugar

de implementación, del área y material de la cubierta.

o Para la implementación de sistemas de aguas lluvias es necesaria la utilización de

almacenamiento lo que se traduce en espacio para su colocación.

A continuación, se hará una descripción de cada componente para un sistema de captación
de uso doméstico, pues el propósito del proyecto es desarrollar la metodología de diseño
para su uso en zonas rurales.

7.1. Componentes

El sistema de captación de aguas lluvias para uso doméstico está conformado por distintos
elementos, con la clara finalidad de captar y aprovechar las aguas de lluvia para su
utilización en comunidades rurales dispersas. Este conjunto de componentes se coloca,
asegurando un suministro sostenible y eficiente mediante la recolección de las
precipitaciones de la zona de donde se implemente el mencionado sistema.

7.1.1. Captación

La captación de agua lluvias se fundamenta en la utilización del techo de la edificación,
considerando aspectos como la pendiente y la superficie para facilitar el  escurrimiento
eficiente de las aguas  de lluvia hacia el  sistema de recolección.  Es esencial calcular la
proyección  horizontal,  huella  o  área  efectiva  del  techo  para  garantizar  una  captación
efectiva  como  se  muestra  en  la  Ilustración  20  (Secretaría  del  Medio  Ambiente  de  la
Ciudad de México (Sedema), 2020)

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Ilustración 20. Área efectiva de techo (Secretaría del Medio Ambiente de la Ciudad de México (Sedema), 2020).

En este contexto, la superficie captadora principal es el techo, cuya pendiente adecuada
es esencial para cumplir su función. Se debe calcular el área en planta del techo, no la
inclinada, para determinar la cantidad de agua recolectada. Además, cabe destacar que la
captación también puede llevarse a cabo mediante techos o cubiertas verdes, que no solo
contribuyen al cuidado ambiental, capturando CO2, sino que también tienen un impacto
estético en la arquitectura. La evolución en los materiales de construcción ha propiciado
mejoras en los techos. Los materiales comunes incluyen plástico, acero, polimglass,
aluminio y cerámica. (Moreno Lozano, 2020)

Se recomienda evitar la presencia de ramas sobre el techo para prevenir la contaminación
del agua por excrementos de aves u otros desechos animales. Asimismo, es crucial evitar
el acceso de roedores, ya que podrían introducir agentes patógenos y bacterias al agua
recolectada. Se sugiere realizar la limpieza del techo al menos una vez al mes,
contribuyendo así a mejorar la calidad del agua almacenada. Este enfoque integral en el
diseño y mantenimiento del sistema de captación garantiza la eficiencia y la potabilidad
del agua pluvial recolectada.

En cuanto a la pendiente de la cubierta, debe tener una pendiente tal que el agua corra o
escurra por gravedad (no inferior al 3%) hacia los sistemas de recolección, la pendiente
del techo debe estar dada para minimizar en la medida de los posible la cantidad de
longitud de conducción y evitar irregularidades en la cubierta que permitan
estancamientos.

Sobre el mantenimiento, se recomienda evitar la presencia de ramas sobre el techo para
prevenir la contaminación del agua por excrementos de aves u otros desechos animales.
Asimismo, es crucial evitar el acceso de roedores, ya que podrían introducir agentes

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patógenos y bacterias al agua recolectada. Se sugiere realizar la limpieza del techo al
menos una vez al mes, contribuyendo así a mejorar la calidad del agua almacenada
(Moreno Lozano, 2020).

7.1.2. Conducción y recolección

El sistema de conducción se refiere de manera genérica al conjunto de tuberías o
conductos de diferentes composiciones o materiales que transportan el agua al sistema de
almacenamiento a través de las bajantes, en la mayoría de casos, estos conductos son de
PVC o acero galvanizado.

Ilustración 21. Tipos de canaletas (imagen de referencia) fuente: Rain Gutters solution

Estos elementos se ubican en la zona más baja de la cubierta, hacia donde las aguas lluvias
escurran por efectos de la gravedad antes de caer al suelo. El material de las canaletas
debe  ser  liviano,  pero  a  su  vez  resistente,  debe  ser  modular,  es  decir  que  se  puedan
empalmar tramos continuos, debe ser un material con baja capacidad de erosión y que no
contamine al agua que quede en contacto con el material. Se recomienda que las canaletas
tengan  mallas  en  la  parte  superior  para  evitar  que  al  sistema  de  almacenamiento  y
posterior  filtrado  se  conduzcan  basuras,  hojas,  ramas,  y  en  general  cualquier  elemento
que pueda obstruir la bajante o contaminar el agua, esto a su vez genera la necesidad de
estar limpiando con recurrencia estas mallas para evitar obstrucciones.

Ilustración 22. Canaletas con malla para evitar la contaminación por hojas (Hernandez Martínez, 2019).

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“Los materiales utilizados son: aluminio, lámina galvanizada, PVC y recursos maderables
de cada región. Actualmente se ha visto que los arquitectos, ingenieros y dueños de casas
consideran estructuras diversas para la colección del agua de lluvia.” (Hernandez
Martínez, 2019)

Para el caso del primer lavado es necesario contar con un sistema (ver Ilustración 23) para
lograr separarlas, toda vez que se pueden constituir una posible fuente de contaminación
teniendo en cuenta las características atmosféricas del lugar de implementación del
sistema.

Ilustración 23. Canaleta con rejilla y válvula para el lavado para las primeras lluvias (Hernandez Martínez, 2019).

7.1.3. Interceptor de primeras lavado

En el caso de la captación de agua de lluvia desde los techos, se recomienda utilizar un
tanque para almacenar temporalmente las primeras lluvias, que pueden estar
contaminadas con basura, hojas y polvo que no quedo retenida en las rejillas de las
canaletas. Esta agua se puede destinar a usos como el riego de plantas u otras aplicaciones
que no requieran una alta calidad del agua.

La manera más sencilla de implementar este componente es un sistema en el cual el agua
ingresa a un tanque pequeño a través de un bajante conectado a las canaletas. Además, se
incorporará una válvula de flotador que permitirá el llenado del tanque. Una vez
alcanzado el nivel deseado, la válvula bloqueará el paso del agua al interceptor y la
dirigirá hacia el tanque de almacenamiento. Para facilitar el mantenimiento después de
cada lluvia, se instalará una válvula de purga en la parte inferior del tanque.

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Ilustración 24. Interceptor de Primeras Aguas (Organización Panamericana de la Salud, 2004).

La cantidad de agua que debe ser separada puede variar teniendo en cuenta muchos
parámetros como la duración de periodo sin lluvias, v contaminación atmosférica,
material de la cubierta entre otras; sin embargo, se presenta la siguiente tabla se presenta
una relación de diferentes criterios presentados por diferentes autores. (Moreno Lozano,
2020)

Tabla 14. Volumen de separación óptimo (Moreno Lozano, 2020)

Referencia

Especificaciones

Separación recomendada

(Yaziz, et al. 1989)

Seguridad

contra

contaminación

microbiana

0,33 mm

(Ntale, et al. 2003)

Valor empírico *Se debe disminuir en
temporada de lluvia

0,83 mm o primeros 10
minutos de lluvia

(Martinson y Thomas,
2005)

Basado en medidas de muestra

Por cada mm lavado, la
carga contaminante será
reducida a la mitad

(Cunliffe, 1998)

Para un techo promedio

20 a 25 litros

(Rain Harvesting)

Contaminación mínima,
Contaminación media,
Contaminación alta

0.2 mm - 0.5 mm - 2 mm
respectivamente

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(Pacey

and

Cullis,

1986)

Primeros 10 minutos del
evento de lluvia

(Texas

Water

Development

Board,

2005)

Dependiendo

días

secos,

escombros, árboles y la estación del
año

0.41mm a 0.82 mm

(Michaelides, 1987)

Basado en trabajo experimental en
Tailandia

0.28 mm

7.1.4. Almacenamiento

El componente de almacenamiento, ya sea en forma de tanque o cisterna, desempeña un
papel  crucial  al  acumular,  conservar,  regular  y  suministrar  el  agua  recolectada  por  la
lluvia. Este sistema asegura la disponibilidad del recurso para diversos usos, incluyendo
consumo humano, actividades  domésticas o agrícolas, con el  objetivo  de garantizar su
eficiencia  y  durabilidad.  La  Organización  Panamericana  de  la  Salud,  en  la  "Guía  de
Diseño  para  Captación  del  Agua  de  Lluvia",  establece  criterios  esenciales  para  el
almacenamiento, destacando las siguientes características:

➢ El material del tanque debe ser impermeable para evitar la pérdida de agua por

goteo o transpiración

➢ La altura máxima del tanque no debe ser mayor a dos metros para evitar sobre

presiones.

➢ El reservorio debe tener tapa para impedir el ingreso de elementos antrópicos que

puedan afectar el agua

➢ Se debe disponer de una entra lo suficientemente grande para permitir el ingreso

para limpieza o eventuales reparaciones.

➢ La entrada y el rebose deben contar con mallas para evitar el ingreso de insectos

y animales.

➢ Dotado de dispositivos para el retiro de agua y el drenaje.

Los materiales más utilizados para la construcción o implementación de tanques de
almacenamiento de aguas lluvias en el medio rural pueden ser los siguientes:

➢ Madera: Madera silvestres, a pesar de que en la ruralidad se siguen utilizando este

tipo de materiales no es común verlos, toda vez que resulta costoso y poca
eficiente su construcción, porque se hace necesario hacerle un tratamiento
especial a la madera para que sea impermeable.

➢ Concreto: son tanques que por lo general son muy costos y difíciles de construir,

en caso se optar por esta alternativa es para tanques subterráneos, ya que para
hacerlos elevados requieren una estructura demasiado robusta y antieconómica.

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Ilustración 25. tanque construido en concreto

➢ Plásticos: son elementos prefabricados, livianos y resistente que por lo general

son de fibra de vidrio, polietileno y PVC, se encuentra disponible en el mercado
gran cantidad de tamaños desde los 200 litros hasta los 5000 litros, lo que lo
convierte en la alternativa más eficiente.

Ilustración 26. tanque de almacenamiento plástico de prefabricado tipo botella (Pavco Wavin)

El  adecuado  dimensionamiento  del  tanque  de  almacenamiento  en  un  sistema  de
recolección  de  agua  de  lluvia  es  esencial  para  lograr  un  equilibrio  entre  la  oferta  y  la
demanda.  Si  el  tanque  se  dimensiona  en  exceso,  se  incurre  en  costos  innecesarios,
mientras que un tanque demasiado pequeño no satisfará la demanda.

En cuanto a la ubicación, en sistemas simples de recolección, se recomienda colocar el
tanque en un lugar bajo y de fácil acceso, típicamente cerca de la canaleta bajante y a una
altura conveniente para facilitar la utilización del agua de manera sencilla. En sistemas

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más complejos, los tanques se instalan bajo el suelo, requiriendo el uso de bombas
manuales o electricas para facilitar la distribución eficiente del agua.

7.1.5. Tratamiento

El  agua de lluvia ofrece  diversas  aplicaciones  domésticas,  se debe limitar su  consumo
directo  o  restringirlo  en  casos  particulares.  Esto  se  debe  a  la  posible  presencia  de
elementos nocivos para la salud. Por lo tanto, se recomienda evitar el consumo directo y
su utilización en la preparación de alimentos para garantizar la seguridad y bienestar de
las  personas.  Es  fundamental  tomar  precauciones  adicionales  y,  cuando  sea  necesario,
recurrir  a  tratamientos  específicos  para  garantizar  la  calidad  del  agua  destinada  al
consumo humano.

“Es necesaria que el  agua retirada y destinada al consumo directo de las personas sea
tratada  antes  de  su  ingesta.  El  tratamiento  debe  estar  dirigido  a  la  remoción  de  las
partículas que no fueron retenidas por el dispositivo de intercepción de las primeras aguas,
y en segundo lugar al acondicionamiento bacteriológico.” (Organización Panamericana
de  la  Salud,  2004),  así  las  cosas,  es  importante  para  la  utilización  de  implementos  de
desinfección en lugares donde se pretenda usa el agua para el consumo humano, por lo
que se recomienda a implementación de alguno  de los dispositivos especificados en el
titulo 4.1.4 TRATAMIENTO Y DESINFECCIÓN.

7.2. Parámetros de diseño

En el diseño de un sistema de captación de agua de lluvia es necesario considerar los
factores técnicos, económicos y sociales;

7.2.1. Factor técnico

Los factores a tener en cuenta para diseño de un sistema de recolección de agua deben
fundamentarse en la cantidad de agua que se requiere en la vivienda y la cantidad de agua
que se puede captar en el área de la edificación, así:

➢ La oferta de agua se refiera a la producción vinculada a la precipitación pluvial a

lo largo del año, así como a las variaciones estacionales de esta precipitación. En
consecuencia, resulta crucial disponer de datos proporcionados por la autoridad
competente del país o región donde se planea hacer la implementación del sistema.
Estos datos son esenciales para comprender la disponibilidad y variabilidad del
recurso hídrico, factores fundamentales en la planificación y ejecución exitosa de
proyectos relacionados con el agua.

➢ La demanda de agua se refiere a la cantidad de agua necesaria para satisfacer las

necesidades de los usuarios.

7.2.2. Factor económico

La inversión necesaria para implementar el sistema guarda una relación directa con el
área de captación y el volumen de almacenamiento, lo que a menudo se convierte en una

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restricción  para  la  mayoría  de  los  usuarios.  En  el  análisis  económico,  es  fundamental
considerar que la dotación de agua por familia no debe ser inferior  a 20  litros diarios,
cantidad esencial para satisfacer sus necesidades básicas. No obstante, aspectos como la
higiene personal  y  el  lavado  de ropa deben atenderse con otras  fuentes de agua de ser
posible.

En la evaluación económica, se debe comparar los costos del sistema propuesto con los
de otras alternativas destinadas a mejorar el abastecimiento de agua. Además, es crucial
tener en cuenta el impacto que la cantidad de agua tiene en la salud de las personas
beneficiadas por el servicio, subrayando la importancia de garantizar un suministro
adecuado para las necesidades esenciales.

7.2.3. Factor social

Es importante desde el punto de vista comunitario entender y caracterizar a la comunidad
en  términos  de  hábitos  y  costumbres  que  puedan  afectar  la  sostenibilidad  de  la
aplicabilidad del  sistema. El  estudio debe socializar con los  usuarios las ventajas y las
desventajas de la implementación del sistema frente a un sistema convencional, buscando
que  la  comunidad  haga  las  veces  de  aliado  en  una  eventual  implementación  de  la
tecnología, como se requiere en la Resolución 799 de 2021 del Ministerio de Vivienda,
Ciudad y Territorio de Colombia.

Es importante recalcar que los hábitos y las costumbres de los usuarios afectan de manera
directa los valores de demanda de agua, por lo que se hace necesario hacer “análisis que
deben considerar la conveniencia de adoptar soluciones individuales y colectivas, el tipo
de material empleado en la fabricación de sus techos, la existencia de materiales
alternativos en el lugar o sus alrededores y el grado de participación de la comunidad en
la implementación del proyecto.” (Organización Panamercana de la Salud, 2004)

7.3. Costos

La implementación de sistemas de recolección de agua para el abasto de aguas confiables
y en cantidades adecuadas, es una estrategia que permite abordar los desafíos relacionados
con la gestión y cobertura de agua potable en áreas rurales dispersas, en donde como se
ha  comentado  hay  una  cobertura  considerablemente  menor  que  las  áreas  urbanas.  A
medida que esta tecnología se convierte en una solución importante que pueda ser usada
en  el  desarrollo  de  nuevas  viviendas  o  inclusive  en  viviendas  existentes,  surge  la
necesidad  de  una  evaluación  detallada  asociada  a  los  costos  de  implementación  y
mantenimiento de estos sistemas.

En el presente apartado, se presentarán los parámetros y las consideraciones importantes
que deben tenerse en cuenta para formular una ecuación que permita estimar los costos
totales involucrados en la implementación y mantenimiento de sistemas de cosecha de

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agua para uso doméstico y humano; Tener una ecuación en función de los costos nos
permite evaluar de forma precisa la viabilidad económica de la tecnología.

En este proceso de formulación, se consideran diferentes parámetros como los costos de
implementación, costos de operación del sistema y costos de mantenimiento en un
periodo establecido.

7.3.1. Costos de implementación (

𝐶

𝑖

)

El análisis de los costos iniciales es fundamental para la implementación de un sistema
de  recolección  de  aguas  lluvias,  como  solución  a  la  problemática  de  cobertura  en  el
suministro de agua potable en zonas rurales. Estos costos tienen en cuenta las inversiones
necesarias  que  se  deben  realizar  en  una  vivienda  (por  construir  o  construida)  para  la
instalación  y  puesta  en  marcha  de  esta  tecnología.  Este  subcapítulo  se  adentrará  el
desglose  detallado  de  los  costos  iniciales  para  proporcionar  una  visión  clara  de  las
inversiones necesarias, las cuales comprenden los siguientes costos:

Costo de sistema de recolección (

𝐶

𝑟𝑒𝑐

)

El costo de sistema de recolección es el valor resultante del análisis de los costos de los
componentes necesarios para la correcta y eficiente recolección de las aguas lluvias, tales
como:

• Canaletas de captación: el costo de la canaleta de captación está en función

principalmente del material y la longitud de las canaletas.

• Bajantes con accesorios: el costo de las bajantes se determina en función del

diámetro de la tubería, accesorios, material y longitud de los conductos que
conducen el agua de la canaleta al almacenamiento.

Ecuación 2. Costo inicial sistema de recolección.

𝐶

𝑟𝑒𝑐

($) = 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙𝑒𝑡𝑎𝑠 + 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑗𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠

Costo de pretratamiento

(𝐶

𝑝𝑡

)

El costo de pretratamiento analiza los costos de los sistemas de filtración (mallas, filtro
de arena, etc) y de interceptor de primeras lluvias, antes de su almacenamiento y posterior
bombeo si fuese necesario, los cuales tienen las siguientes consideraciones:

• Sistemas de filtración: la cuantificación de los costos depende principalmente del

tipo de filtrado que se pretenda realizar, sin embargo, como mínimo debe tener un
filtro de bajante (intercepta hojas y piedras) y un filtro de arenas.

• Interceptor de primeras lluvias: el costo de este componente esta dado en función

del volumen cuantificado para este tanque.

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Ecuación 3. Costo inicial sistema de pretratamiento.

𝐶

𝑝𝑡

($) = ∑ 𝑝𝑡

𝑖

𝑛

𝑖=1

𝑝𝑡=Costo de sistemas de pretratamiento

𝑛=numero de sistemas de pretratamientos a implementar

Costo de implementación de almacenamiento

(𝐶

𝑎𝑙𝑚

)

El costo de implementación de tanque de almacenamiento depende del volumen del
tanque, si es construido in situ o es prefabricado:

✓ in situ

Ecuación 4. Costo implementación de almacenamiento (in Situ).

𝐶

𝑎𝑙𝑚

($) = 𝐶

𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠

+ 𝐶

𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒

+ 𝐶

𝑚𝑎𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑏𝑟𝑎

✓ prefabricado

Ecuación 5. Costo implementación de almacenamiento (prefabricado)

𝐶

𝑎𝑙𝑚

($) = 𝐶

𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒

+ 𝐶

𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒

+ 𝐶

𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛

Costo implementación de bomba (

𝐶

𝑏

)

El costo de una bomba para este caso en particular está en función del tipo de bomba,
altura, caudal y eficiencia de la bomba, sin embargo, es importante resaltar que las alturas
a bombear son relativamente bajas, toda vez que las viviendas rurales se caracterizan por
ser de un solo nivel en su gran mayoría.

Así las cosas, los costos de implementación inicial están dados por la siguiente ecuación:

Ecuación 6. Costo de implementación del sistema de recolección de aguas lluvias.

𝐶

𝑖

($) = 𝐶

𝑟𝑒𝑐

+ 𝐶

𝑝𝑡

+ +𝐶

𝑎𝑙𝑚

+ 𝐶

𝑏

𝐶

𝑟𝑒𝑐

= Costo de sistema de recolección

𝐶

𝑝𝑡

= Costo de pretratamiento

𝐶

𝑎𝑙𝑚

=Costo de implementación de almacenamiento

𝐶

𝑏

= Costo implementación de bomba

Para la cuantificación de este costo no se tienen en cuenta los costos de cubierta y redes
internas de aguas limpias, porque, bien sea para la implementación de un sistema de
recolección de aguas lluvias en una vivienda por construir o en una vivienda construida

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Tesis II

los costos de la cubierta y de redes internas de distribución de agua limpia es un valor
causado, es decir, son valores de componentes que son inherente al costo de la vivienda
como tal.

7.3.2. Costos de operación (CO)

Una vez que el sistema de recolección de aguas lluvias esté operando, se presentan los
costos de operación mensuales, que abarcan los gastos continuos para mantener el sistema
en óptimas condiciones y garantizar su rendimiento a lo largo del tiempo. Estos costos
pueden incluir el consumo energético para el funcionamiento de bombas y elementos de
desinfección si se consideraron en la implementación del sistema. En este subcapítulo, se
analizarán en detalle estos costos operativos, permitiendo una comprensión completa de
los gastos sostenibles asociados al uso continuo del sistema.

Costos de consumo energético de la bomba

(𝐶𝑂

𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

)

Una vez esté en funcionamiento el sistema de recolección de a aguas lluvias, y de acuerdo
a la disposición topológica del sistema podría ser necesario el uso de un sistema de
bombeo simple, el cual tendría un consumo de energía que depende de la potencia de la
bomba y el tiempo que este encendida la misma. La función de costos dependerá de la
tarifa del prestador de energía eléctrica así:

Ecuación 7. Costo de consumo energético de la bomba

𝐶𝑂

𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

= 𝑃𝑜𝑡(𝐾𝑊) ∗ 𝑡(ℎ) ∗ 𝑡𝑎𝑟𝑖𝑓𝑎 (

𝐾𝑊 ∗ ℎ

)

𝑃𝑜𝑡= potencia en kilovatios (kW) que consume la bomba (carga eléctrica).

𝑡= tiempo en horas (h) durante encendida la bomba en un mes.

𝑡𝑎𝑟𝑖𝑓𝑎 = Costo unitario de la energía eléctrica en

𝐾𝑊∗ℎ

(tarifa del prestador del servicio).

Costos de elementos de desinfección

Si en algún punto del sistema de recolección de aguas lluvias se implantan elementos de
desinfección de agua como cloro, dióxido de cloro, plata coloidal, o cualquier insumo
químico, debe ser incluido en los costos de operación. Teniendo en cuenta que se están
caracterizando los costos de operación mensuales se debe cuantificar el costo mensual del
insumo usado, así:

Ecuación 8. Costo desinfección

𝐶𝑂

𝑑𝑒𝑠𝑖𝑛𝑓𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛

= 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜($) ∗ 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜

Entonces, los costos propios de la operación del sistema de recolección de aguas lluvias
está dado por:

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Ecuación 9. Costo de operación del sistema de recolección de aguas lluvias

𝐶𝑂($) = 𝐶𝑂

𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

+ 𝐶𝑂

𝑑𝑒𝑠𝑖𝑛𝑓𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛

𝐶𝑂

𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

= Costos de consumo energético de la bomba

𝐶𝑂

𝑑𝑒𝑠𝑖𝑛𝑓𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛

= Costos de elementos de desinfección

7.3.3. Costos de mantenimiento (MC)

El  mantenimiento  adecuado  es  esencial  para  garantizar  la  eficacia  y  durabilidad  de  un
sistema  de  recolección  de  aguas  lluvias  a  lo  largo  de  su  ciclo  de  vida.  Los  costos  de
mantenimiento  comprenden  actividades  periódicas  como  limpieza,  reparaciones  y
reemplazo de componentes, que son esenciales para prevenir problemas  y mantener la
calidad del agua recolectada.

Costos de mantenimiento sistemas de pretratamiento –filtración (

𝑀𝐶

𝑝𝑡

)

Los sistemas de filtraciones requieren un mantenimiento periódico, ya que es el
componente que garantiza una correcta calidad de agua para abasto de la vivienda. Los
sistemas de filtración tienen gastos asociados con el mantenimiento y reemplazo de los
componentes del sistema de filtración, medios filtrantes, materiales filtrantes, que con el
tiempo van perdiendo sus capacidades.

Ecuación 10. Costo de mantenimiento sistemas de pretratamiento

𝑀𝐶

𝑝𝑡

($) = ∑(𝑀𝑝𝑡

𝑖

∗ 𝑡

𝑖

)

𝑛

𝑖=1

𝑀𝑝𝑡=Costo de mantenimiento de sistemas de pretratamiento

𝑡= tiempo que se le debe hacer mantenimiento a cada componente

𝑛=numero de sistemas de pretratamientos implementados

Costos de inspección y limpieza.

Los costos de inspección y limpieza son los gastos asociados con la limpieza regular y las
inspecciones  periódicas.  Estas  actividades  son  importantes  para  garantizar  el
funcionamiento  eficiente  del  sistema  y  mantener  la  calidad  del  agua  recolectada.  La
limpieza  implica  la  eliminación  de  sedimentos,  hojas  u  otros  residuos  que  puedan
acumularse en las superficies de captación y en los tanques de almacenamiento, lo que
puede afectar la calidad del agua.

✓ Costo de inspección: Las inspecciones incluyen la evaluación de componentes

clave, como tuberías, sistemas de filtración y bombas, para detectar posibles

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problemas o desgastes que requieran reparación o reemplazo, debe ser realizado
por un técnico.

Ecuación 11. Costo de inspección

𝑀𝐶

𝑖𝑛𝑠𝑝𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛

= (𝑠𝑎𝑙𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑙

𝑀𝑂𝐶

∗ 𝑑)

𝑑= días laborados

𝑠𝑎𝑙𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑙

𝑀𝑂𝐶

=Salario integral de mano de obra calificada

✓ Costo de Limpieza: La limpieza implica la eliminación de sedimentos, hojas u

otros residuos que puedan acumularse en las superficies de captación y en los
tanques de almacenamiento, lo que puede afectar la calidad del agua, labor que
puede ser realizada por mano de obra no calificada.

Ecuación 12. Costo de Limpieza

𝑀𝐶

𝐿𝑖𝑚𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎

= (𝑠𝑎𝑙𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑙

𝑀𝑂𝑁𝐶

∗ 𝑑)

𝑑= días laborados

𝑠𝑎𝑙𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑙

𝑀𝑂𝑁𝐶

=Salario integral de mano de obra no calificada

Entonces los costos de mantenimiento para garantizar un correcto funcionamiento de los
componentes del sistema de recolección de aguas lluvias, es:

𝑀𝐶($) = 𝑀𝐶

𝑝𝑡

+ 𝑀𝐶

𝐿𝑖𝑚𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎

+ 𝑀𝐶

𝑖𝑛𝑠𝑝𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛

𝑀𝐶

𝑝𝑡

= Costos de mantenimiento sistemas de pretratamiento –filtración

𝑀𝐶

𝐿𝑖𝑚𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎

= Costos de limpieza

𝑀𝐶

𝑖𝑛𝑠𝑝𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛

= Costos de inspección

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8. NORMATIVA

REGULACIONES

APLICABLES

ABASTECIMIENTO DE AGUA LLUVIAS

8.1. Normatividad a nivel mundial

En este apartado se presentará una visión mundial de la normatividad aplicable en temas
de agua para diferentes países de manera general y simplificada, la cual se relaciona por
países en la siguiente tabla:

Tabla 15. Normatividad: Visión Mundial.

País

Derecho al Agua Potable

Uso

Aguas

Pluviales

Normativa
Principal

Estados
Unidos

El derecho al agua está implícito
en diversas leyes y regulaciones a
nivel federal y estatal, incluyendo
la  Ley  de  Agua  Limpia  (Clean
Water  Act)  y  la  Ley  de  Agua
Potable  Segura  (Safe  Drinking
Water Act).

La  regulación  del  uso
de aguas pluviales varía
según los  estados  y  las
municipalidades.
Algunas  jurisdicciones
promueven la captura y
uso sostenible de aguas
pluviales.

Clean Water Act,
Safe

Drinking

Water

Act,

regulaciones
estatales

locales.

Unión
Europea

El derecho al agua potable está
reconocido como un derecho
humano

fundamental.

Directiva

Marco

del

Agua

establece un marco para la
gestión sostenible del agua.

La  gestión  de  aguas
pluviales  se  aborda  a
través  de  la  Directiva
de  Aguas  Urbanas  y
otras

normativas

locales.

Directiva Marco
del

Agua,

Directiva

Aguas Urbanas.

Brasil

La Constitución Federal garantiza
el derecho al agua. La Ley de
Aguas regula la gestión de los
recursos hídricos.

uso

aguas

pluviales está regulado
por

legislación

ambiental

las

normativas locales.

Ley de Aguas
(Lei das Águas),
normativas
ambientales
locales.

Australia

Australia  reconoce  el  acceso  al
agua  como  un  derecho  esencial.
La  Ley  del  Agua  Nacional  y  las
regulaciones  estatales  gestionan
el uso sostenible del agua.

Las regulaciones varían
por

estado,

pero

algunos promueven la
captura y el uso de
aguas pluviales.

Ley

del

Agua

Nacional,
regulaciones
estatales.

8.2. Colombia

En esta sección se presentará la normativa colombiana referente al abastecimiento de
agua, la utilización de agua de lluvia, las restricciones e incentivos existentes, la calidad
del agua, su aplicación en uso doméstico, de consumo y otras áreas, la cual se relacionará
en la siguiente tabla:

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Tabla 16. Normatividad en materia de abastecimiento y aguas lluvias: Colombia

Normatividad

Titulo

Contenido

Decreto 1541 De 1978

Por el cual se reglamenta la Parte III del Libro II
del Decreto-Ley 2811 de 1974: "De las aguas no
marítimas" y parcialmente la Ley 23 de 1973.”
Título VII
Régimen de ciertas categorías especiales de aguas
Capítulo I
Aguas lluvias

El propietario, poseedor o tenedor de un predio tiene el derecho de utilizar
las  aguas  lluvias  sin  necesidad  de  concesión,  siempre  y  cuando  estas
fluyan naturalmente a través de varios terrenos o salgan de un inmueble,
manteniendo  su  carácter  de  dominio  público.  La  construcción  de
infraestructuras  para  almacenar,  conservar  y  dirigir  las  aguas  pluviales
está permitida, siempre que no cause perjuicios a terceros.

Ley 142 De 1994

Por la cual se establece el régimen de los servicios
públicos domiciliarios y se dictan otras
disposiciones.

La Ley 142 de 1994 en Colombia establece el marco regulatorio para los
servicios públicos domiciliarios, incluyendo el suministro de agua
potable. Esta legislación promueve la participación del sector privado y
la competencia en la prestación de servicios, garantizando la calidad,
continuidad y accesibilidad de los mismos para los usuarios. Asimismo,
establece los derechos y deberes de los usuarios, regula la tarificación de
los servicios y crea organismos de control y supervisión para asegurar el
cumplimiento de normativas y la eficiencia en la gestión de los servicios
de agua potable.

Resolución 2115 de 2007

Por medio de la cual se señalan características,
instrumentos básicos y frecuencias del sistema de
control y vigilancia para la calidad del agua para
consumo humano.

Esta resolución establece los criterios mínimos de calidad dependiendo el
uso que se le vaya a dar al recurso agua, así mismo establece cuales son
los parámetros físico químicos y microbiológicos que se deben cumplir
en Colombia en cuanto a calidad de Agua.

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Sentencia T-740/11

DERECHO FUNDAMENTAL AL AGUA-
Concepto y fundamento

El agua, según el Comité de Derechos Económicos, Sociales y Culturales,
se reconoce como un derecho fundamental que implica el acceso a agua
suficiente, saludable, aceptable, accesible y asequible para uso personal o
doméstico. Este derecho es esencial para la existencia humana y se
presenta en Colombia con una doble connotación: como derecho
fundamental y como servicio público. En este contexto, todas las personas
deben tener acceso al servicio de acueducto en condiciones de cantidad y
calidad adecuadas, siendo responsabilidad del Estado organizar, dirigir,
reglamentar y garantizar su prestación bajo los principios de eficiencia,
universalidad y solidaridad.

Decreto 1898 De 2016

Por el cual se adiciona el Título 7, Capítulo 1, a la
Parte 3, del Libro 2 del Decreto 1077 de 2015, que
reglamenta parcialmente el artículo 18 de la Ley
1753 de 2015, en lo referente a esquemas
diferenciales para la prestación de los servicios de
acueducto, alcantarillado y aseo en zonas rurales

se definen términos clave, como abasto de agua, administrador de punto
de suministro, aportes, dispositivos de tratamiento de agua, esquema
asociativo, esquema diferencial, instalaciones sanitarias, entre otros, para
clarificar su interpretación en el contexto de este decreto

Resolución 0330 - 2017

Por la cual se adopta el Reglamento Técnico para
el Sector Agua Potable y Saneamiento Básico –
RAS y se derogan las resoluciones 1096 de 2000,
0424 de 2001, 0668 de 2003, 1459 de 2005 y 2320
de 2009.

La Resolución reglamenta los requisitos técnicos que se deben cumplir en
las etapas de diseño construcción, puesta en marcha, operación,
mantenimiento y rehabilitación de la infraestructura relacionada con los
servicios públicos de acueducto, alcantarillado y aseo.

Decreto 1272 De 2017

Por el cual se adiciona el Capítulo 2, al Título 7,
de la Parte 3, del Libro 2 del Decreto 1077 de 2015

reglamenta parcialmente el artículo 18 de la Ley 1753 de 2015, en lo
referente a esquemas diferenciales para la prestación de los servicios de
acueducto, alcantarillado y aseo en zonas de difícil acceso, áreas de difícil

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gestión y áreas de prestación, en las cuales por condiciones particulares
no puedan alcanzarse los estándares de eficiencia, cobertura y calidad,
establecidos en la ley.

Resolución 844 De 2018

Por  la  cual  se  establecen  los  requisitos  técnicos
para los proyectos de agua y saneamiento básico
de  zonas  rurales  que  se  adelanten  bajo  los
esquemas diferenciales definidos en el Capítulo 1,
del  Título  7,  de  la  Parte  del  Libro  2  del  Decreto
número 1077 de 2015.

Reglamento técnico que flexibiliza los parámetros técnicos de diseño de
soluciones de infraestructura colectivas e individuales, teniendo en cuenta
las condiciones particulares de cada una de las comunidades enmarcadas
en las leyes de esquemas diferenciales, garantizando la participación
comunitaria en todas las etapas de los proyectos.

Resolución 799 De 2021

Por la cual se modifica la Resolución 0330 de 2017 La Resolución reglamenta los requisitos técnicos que se deben cumplir en

las etapas de diseño construcción, puesta en marcha, operación,
mantenimiento y rehabilitación de la infraestructura relacionada con los
servicios públicos de acueducto, alcantarillado y aseo.

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8.3. Calidad de agua potable

En Colombia la resolución 2115 de junio de 2007 señala las características para la calidad
del agua desde el punto de vista organoléptico, físico, químico y microbiológico para que
pueda ser consumida por la población humana sin producir efectos adversos a la salud,
las cuales se relacionan en la siguiente tabla:

Tabla 17. Características fisicoquímicas del agua para consumo humano (Avellaneda Franco, 2020)

Características

Unidades

Valor
máximo
aceptable

Características físicas

(Art. 5, Res 2115, 2007)

Color aparente

Unidad de platino cobalto

(UPC)

Olor y Sabor

Aceptable o no aceptable

Aceptable

Turbiedad

Unidades nefelometrías de

turbiedad (UNT)

Características

Químicas que  tienen reconocido
efecto  adverso  en  la  salud
humana  (Art. 5, Res

2115, 2007)

Antimonio

0,02

Arsénico

0,01

Bario

0,7

Cadmio

0,003

Cianuro

libre

disociable

CN-

0,05

Cobre

1,0

Cromo total

0,05

Mercurio

0,001

Níquel

0,02

Plomo

0,01

Selenio

0,01

Trihalometanos

Totales

THMs

0,2

Hidrocarburos
Aromáticos Policíclicos
(HAP)

HAP

0,01

Características

Químicas

que

tienen implicaciones sobre la
salud humana (Art 6 , Res 2115,
2007))

Carbono Orgánico

Total

COT

5,0

Nitritos

0,1

Nitratos

Fluoruros

1,0

Características

químicas

que

tienen consecuencias económicas
e indirectas sobre la salud humana.
(Art. 5, Res 2115, 2007)

Calcio

Alcalinidad Total

CaCO

200

Cloruros

250

Aluminio

0.2

Dureza Total

CaCO

300

Hierro Total

0.3

Magnesio

Manganeso

0.1

Molibdeno

0.07

Sulfatos

250

Zinc

Fosfatos

0.5

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9. CASOS DE ESTUDIO

Este capítulo se enfoca en evaluar la viabilidad y eficacia de los sistemas de recolección
de aguas pluviales como una solución sostenible para abordar la escasez de agua en zonas
rurales dispersas. El objetivo principal es realizar una evaluación detallada que permita
comprender el potencial y las limitaciones de la cosecha de aguas lluvias como alternativa
para el abastecimiento de agua potable, contrastando los resultados en dos localidades
diferentes: Quibdó e Istmina, municipios del departamento del Chocó, ambos
caracterizados por un alto nivel de precipitación.

Los datos utilizados en este estudio corresponden a registros de precipitación recopilados
entre enero de 2004 y noviembre de 2024, provenientes de las estaciones meteorológicas
de Aeropuerto El Caraño (Quibdó) [11045010]

E Istmina [54010010]

que son instaladas

por  Instituto  de  Hidrología,  Meteorología  y  Estudios  Ambientales  (IDEAM).  Estos
municipios  fueron  seleccionados  debido  a  sus  condiciones  climáticas,  aunque  ambas
zonas presentan regímenes de lluvia distintos, aunque para ambos casos la cantidad de
lluvia  es  considerable,  de  las  mayores  del  mundo  como  se  comenta  en  capítulos
anteriores. Sin embargo, ambos casos comparten el reto común de enfrentar dificultades
en el acceso al agua potable tanto en calidad, cantidad y cobertura, especialmente en sus
áreas rurales dispersas.

El enfoque de este estudio está orientado a implementar una metodología para el diseño
de sistemas de cosecha de agua de lluvia y considerando las particularidades climáticas.
En  este  capítulo  se  explorarán  dos  escenarios  de  diseño,  que  serán  desarrollados  más
detalladamente  en  los  apartes  correspondientes.  Estos  escenarios  contemplan  tanto  el
diseño  de  un  sistema  para  una  vivienda  nueva  en  un  contexto  rural  disperso,  como  la
adaptación  de  un  sistema  para  una  vivienda  existente,  con  el  objetivo  de  optimizar  el
aprovechamiento de las aguas lluvias y asegurar el abastecimiento de agua potable.

La  vivienda  utilizada  como  parámetro  para  estos  estudios  será  la  Vivienda  de  Interés
Social Rural del Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio, que servirá como modelo
para estos escenarios. Entonces, este análisis busca, aportar información valiosa sobre la
implementación  de  sistemas  de  cosecha  de  aguas  lluvias  en  áreas  rurales  dispersas,
proporcionando  soluciones  adaptadas  a  las  condiciones  locales  y  contribuyendo  al
mejoramiento del acceso al agua potable en zonas de alta precipitación.

9.1. Descripción de vivienda tipo: Vivienda de interés social rural

Para la implementación del estudio se establecieron áreas representativas en términos de
condiciones climáticas y de infraestructura, considerando la utilización de una estructura
de control estandarizada. Se optó por utilizar la Vivienda de Interés Social Rural de

Código asignado por el IDEAM para identificar la estación de Quibdó

Código asignado por el IDEAM para identificar la estación de Istmina

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tipología en T del Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio ( Departamento Nacional
de Planeación , 2023) y adoptada principalmente por el Ministerio de Agricultura y
Desarrollo Rural para mejorar las condiciones de habitabilidad de las familias rurales en
Colombia con déficit cualitativo y cuantitativo de vivienda, esta vivienda se esquematiza
en la Ilustración 27 y en la Ilustración 28.

Ilustración 27. Planta Tipología “T” VRST - Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio (2021).

Ilustración 28. Isometría Tipología en “T” VRST - Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio (2021).

Sin embargo, a pesar de que es un modelo de vivienda que se diseñó para condiciones de
ruralidad en Colombia, no se tuvo en cuenta sistemas abastecimiento de agua potable;
teniendo en cuenta que uno de los criterios habilitantes para la presentación de este

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Tesis II

proyecto  por  parte  de  las  entidades  municipales  es  “Certificado  de  disponibilidad  de
servicios  públicos:  expedido  en  este  caso  por  las  empresas  proveedora  del  servicio  de
acueducto”  (Departamento  Nacional  de  Planeación  (DNP),  2017),  no  obstante,  en  el
documento tipo de 2023 del DNP se reconoce que la generalidad de la zona rural es no
contar con conexión a los servicios públicos, por lo tanto permiten que se implementen
sistemas alternativos de acceso a agua potable ( Departamento Nacional de Planeación ,
2023).  Esta  consideración,  aporta  al  éxito  de  estos  programas  porque  como  se  logra
vislumbrar en el capítulo 3, numeral 3.2 Cobertura de abastecimiento de agua potable de
este documento.

Ilustración 29. Vivienda de Interés Social Rural – (fuente:

https://minvivienda.gov.co/vivienda-de-interes-social-

sgr/vivienda-de-interes-social-rural

)

la Vivienda de Interés Social Rural tipo sirvió como base para la evaluación de la
recolección de aguas pluviales en zonas rurales en diferentes condiciones de alta
precipitación y tiene las siguientes especificaciones técnicas:

Tabla 18. Área Tipología VRST- Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio (2021).

Cuadro de áreas

m²

Comedor – Cocina

3.95

Alcoba 1

8,41

Alcoba 2

8,41

Alcoba 3

8,09

Espacio múltiple

5,2

Baño (sanitario y ducha) 1,74
Baño (lavamanos)

0.74

Deposito

2,57

Circulación

5,06

Muros

6,37

Terraza

3.8

Total

54.34

Esta tipología VRST es un modelo compacto cuyo diseño logra una máxima eficiencia
entre muros y espacios internos. La configuración espacial responde a dos volúmenes,

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Tesis II

uno que agrupa las habitaciones y en el otro que agrupa los demás espacios del programa.
( Departamento Nacional de Planeación , 2023)

Para el desarrollo del diseño, se realizaron modificaciones al modelo inicial, comenzando
con el cambio en la orientación de la cubierta. En lugar de dirigir el flujo de aguas
pluviales hacia los extremos, se optó por redirigirlas hacia el centro de la vivienda. Esta
modificación reduce la longitud de la canaleta necesaria para la captación de las aguas
lluvias, lo que optimiza el sistema de recolección, como se ilustra en la Ilustración 30.
Además, se decidió incorporar un tanque elevado de 250 litros haciendo que únicamente
varié el almacenamiento del tanque inferior, cuyo único propósito es proporcionar presión
al sistema hidráulico de la vivienda. Esta medida responde a la necesidad de garantizar
un adecuado flujo de agua en la ducha, considerando la altura de los accesorios como el
punto crítico del sistema.

Ilustración 30. Corte Transversal vivienda modificada - fuente propia 2024 (REVIT)

Ilustración 31. Isometría vivienda modificada - fuente propia 2024 (REVIT)

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Tesis II

Ilustración 32. Planta arquitectónica Tipología en “T” VRST

A continuación, se presentan las especificaciones técnicas de la vivienda que se utiliza
como parámetro para el diseño y evaluación del sistema de cosecha de aguas lluvias en
esta investigación, la cual es una variante de Vivienda de Interés Social Rural tipología T
presentada por el Misterio de Vivienda, Ciudad y Territorio.

Tabla 19. Especificaciones técnicas vivienda parámetro de la investigación

Elemento

Cantidad Observación

N° de habitaciones 3

Habitabilidad para entre 4 y 6 habitantes

Cocina:

Cocina abierta

Baño

lavamanos separado de sanitario.

Sistema séptico

Tanque séptico

Área cubierta

54.34 m²

Área de techo

63.59 m²

Tipo de material

Mampostería y concreto reforzado

Material cubierto

zinc o similar

9.2. Metodología

En este punto se presenta el enfoque metodológico utilizado para llevar a cabo el estudio
de abastecimiento de agua potable en zonas rurales dispersas a partir de la recolección de
aguas lluvias, empleando datos climatológicos disponibles en la red de datos abiertos del
Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) estaciones

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Tesis II

Istmina [5401001] y Aeropuerto el Caraño [11045010] , ubicadas en los municipios de
Istmina y Quibdó respectivamente.

9.2.1. Datos de Precipitación

Para el diseño de un sistema de captación o cosecha de aguas lluvias para el
aprovechamiento del recurso es fundamental conocer el régimen hidrológico de la región
donde se va a desarrollar el estudio de caso. El sistema debe estar basado en los datos de
precipitación mensual que reporte para la región el Instituto de Hidrología, Meteorología
y Estudios Ambientales – IDEAM, con base en registros históricos de por lo menos 10
años, según recomendaciones de varias fuentes bibliográficas consultadas. El hecho de
analizar datos superiores a 10 años permite que en el análisis se contemplen periodos de
largas sequias y periodos de lluvias intensas en la región.

Para el estudio de caso se recopila la información de precipitación mensual de las
estaciones relacionadas en la Tabla 20, operadas por el IDEAM. Para el desarrollo del
estudio se extrajo la precipitación diaria desde el 01 de enero del año 2004 hasta el 11 de
diciembre del año 2024, es decir se cuenta con un registro histórico de más de 20 años.

Tabla 20. Estaciones Climatológicas empleadas - IDEAM 2024

Nombre Estación

Latitud

Longitud

Altitud

fecha de datos

Nivel

aprobación

ISTMINA [54010010]

5.158750

-76.6892222220

1/01/2004

11/11/2024

1200

AEROPUERTO

CARANO [11045010]

5.69055556

-76.6437778

1/01/2004

11/11/2024

1200

El IDEAM en su banco de datos “constituye información de tres clases por nivel de
aprobación así: preliminar, en revisión, y definitivo” (Instituto de Hidrología,
Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), 2019).

Tabla 21. Descripción de nivel de aprobación

Preliminar – 900

En revisión - 1100

Definitivo - 1200

De acuerdo a lo establecido en la Tabla 21. Descripción de nivel de aprobación, “los datos
que se encuentran en nivel de aprobación “definitivo” podrán un utilizarse para la toma
de  decisiones  como  quiera  que  han  agotado  el  proceso  de  validación  que  garantiza  la
calidad  del  dato”  (Instituto  de  Hidrología,  Meteorología  y  Estudios  Ambientales
(IDEAM),  2019).  Los  datos  que  se  usan  en  el  estudio  de  caso  tienen  un  nivel  de
aprobación  “definitivo”,  lo  que sugiere que son  datos  revisados y corroborados por el
IDEAM.

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9.2.2. Procesamiento de información meteorológica

Una vez obtenida la serie de datos de precipitación diaria de las estaciones Istmina y
Aeropuerto el Caraño, se procede a revisar la información suministrada, determinando
datos faltantes y valores atípicos, para poder obtener los valores de precipitación media
mensual multianual (2004 al 2024).

Valores atípicos

Los valores atípicos en una serie de datos se pueden detectar mediante la aplicación de
conceptos  estadísticos.  “Esto  se  logra  más  fácilmente  transformando  los  datos  en
puntajes z. El puntaje z es un valor estadístico que mide la diferencia entre un estadístico
observado y su parámetro hipotético de población en unidades de error estándar. Si se
asume  una  distribución  normal,  aproximadamente  el  99%  de  las  puntuaciones  se
encontrarán dentro de 3 desviaciones estándar de la media. Por lo tanto, cualquier valor
z  mayor  que  +3.00  o  menor  que  -3.00  indica  un  valor  improbable,  y  el  caso  debe
considerarse un valor atípico” (Avellaneda Franco, 2020, pág. 161)

Ilustración 33. Representación puntaje Z. (Avellaneda Franco, 2020)

Sin embargo, en este caso particular de datos de precipitación diaria en Colombia, donde
la  estacionalidad  climática  puede  ser  menos  pronunciada  o  incluso  variable,  existen
argumentos válidos para no aplicar estrictamente el criterio de valores atípicos u outliers
como  se  haría  en  otros  contextos  climáticos  más  estables.  En  países  del  trópico  y
especialmente  en  Colombia  con  contextos  geográficos  diversos,  la  variabilidad  de  la
precipitación  es  alta  lo  cual  necesariamente  no  represente  un  valor  atípico.  Estas
consideraciones se acentúan teniendo en cuenta  la variabilidad climática  resultante del
cambio climático en el planeta tierra.

En conclusión, no se aplicará estrictamente el criterio de valores atípicos en la serie de
datos de la precipitación en los 7650 días de cada una de las estaciones, teniendo en cuenta
la variabilidad natural de la climatología colombiana considerando eventos extremos.

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Tesis II

Valores faltantes

En  una  serie  de  datos  que  son  el  resultado  de  patrones  que  tienen  instrumentación,  es
frecuente encontrar datos faltantes en el registro de la información, por cualquier razón
de naturaleza humana o computacional, sin embargo, es imperativo implementar alguna
metodología para estimar los datos faltantes si se tienen registros anteriores, posteriores
y/o  del  dato  faltante  en  circunstancias  similares  (mismo  día  de  años  anteriores  y
posteriores). Una manera de hacerlo teniendo en cuenta la gran cantidad de datos, que se
conocen los datos anteriores a las fechas de ausencia de datos y que se analizan diferentes
años  de  la  misma  estación  es  procedente  utilizar  el  método  de  interpolación  o
combinación  lineal  ponderada que  consiste en sustituir la falta de  datos  a partir de los
datos de series estadísticamente próximas, que son conocidas como vecinas.

Otra  alternativa  sería  establecer  un  polígono  utilizando  la  información  de  estaciones
pluviométricas cercanas, lo que permitiría abarcar un área geográfica más amplia. A partir
de  esta  base,  se  podrían  aplicar  diversas  herramientas  estadísticas,  tales  como
ponderación,  interpolación  y  promedios,  para  estimar  valores  faltantes  y  obtener  una
representación más precisa de los datos de precipitación en zonas cercanas. Este enfoque
mejora  la  calidad  de  la  información  al  considerar  las  variaciones  espaciales  de  las
estaciones cercanas, lo que ayuda a reducir posibles sesgos y asegura una estimación más
confiable de las precipitaciones en áreas sin datos directos.

9.2.3. Criterios de diseño

En este apartado se especifican los criterios y procedimientos para el diseño de un sistema
de cosecha de aguas lluvias para la vivienda de control descrita en el numeral anterior,
teniendo en cuenta dos regímenes de lluvias obtenidos de los datos de precipitación del
IDEAM para el municipio de Istmina y Quibdó en el departamento del Chocó, con el
objetivo de identificar y analizar la capacidad del sistema de recolección de aguas lluvias

En este método se pretende calcular la capacidad del sistema de recolección de aguas
lluvias y el volumen de almacenamiento, para lo cual necesitamos como datos de entrada:

✓  Área de Captación
✓  Coeficiente de Escorrentía (Material del techo)
✓  Número de usuarios de la vivienda
✓  Precipitación promedio diaria
✓  Precipitación Promedio mensual
✓  Designación de la dotación
✓  Determinación de la demanda
✓  Determinación de la oferta diaria
✓  Determinación de la oferta mensual
✓  Determinación del volumen de almacenamiento

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Tesis II

Procedimiento de diseño

Se describirá el proceso necesario para el diseño de un sistema de cosecha de agua

Área de captación

Para este caso en particular el área de captación ya está definida, la cual corresponde a la
sumatoria de las dos áreas de la Ilustración 34, 63.59 m² extraído del cálculo área de
cubierta - Vivienda de interés Social Rural .

Ilustración 34. área de cubierta - Vivienda de interés Social Rural (Departamento Nacional de Planeación (DNP),

2017)

Coeficiente de Escorrentía

El coeficiente de escorrentía representa la fracción de agua del total de lluvia precipitada
que realmente genera escorrentía superficial. Su valor depende de las características
concretas de la superficie que determinan la infiltración del agua en el material. (Ibáñez
Asensio, Moreno Ramón, & Gisbert Blanquer, 2009).

En  el  diseño  a  pesar  de  que  las  cubiertas  de  las  edificaciones  son  de  materiales  muy
impermeables  es  recomendable  tener  en  cuenta  el  coeficiente  de  escorrentía  que  es
función del material del techo o terraza de la edificación. (Reglamento Técnico del Sector
de Agua Potable y Saneamiento Básico - Titulo J, 2010)

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Tesis II

Tabla 22. Coeficiente de escorrentía para diferentes materiales (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo

Territorial, 2010)

MATERIAL

COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA (C)

Teja de lámina plástica

0.9

Lámina metálica galvanizada

0.9

Teja de Asbesto cemento

0.9

Teja de arcilla cocida

0.8 – 0.9

Madera

0.8

Paja

0.6 – 0.7

Pisos cementados

0.9

Piso pavimentado con ladrillo 0.8

Para el caso de la vivienda modelo, en ¡Error! No se encuentra el origen de la
referencia.se puede observar que el material de la cubierta es de fibrocemento o similar,
las características de permeabilidad son parecidas a las del asbesto cemento adoptaremos
un coeficiente de escorrentía de 0.9.

Número de usuarios de la vivienda

La vivienda modelo de diseño está diseñada para un total de entre 4 y 6 usuarios como se
puede observar en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.sin embargo,
Departamento Administrativo Nacional de Estadística –DANE establece que para zonas
rurales el promedio de habitantes es de 4.2, entonces se tomara un valor de 5 habitantes
por vivienda.

Precipitación promedio diaria

El valor de la precipitación promedio diaria se calcula promediando los eventos de
precipitación de cada uno de los días a lo largo de los 23 años de estudio, lo que arrojará
un total de 366 valores, considerando los 6 años bisiestos dentro del período comprendido
entre 2000 y 2022.

Este cálculo proporcionará un entendimiento más completo de la distribución y la
cantidad promedio de precipitación por día a lo largo de un amplio período de tiempo. Lo
que será de gran ayuda para cuantificar y entender los almacenamientos de agua
necesarios.

Ecuación 13. Estimación precipitación promedio diaria

𝑃

𝑑𝑘

∑ 𝑃

𝑘

𝑛

𝑘

𝑛

𝑃

𝑑𝑘

: Precipitación promedio diaria del día “k” para todos los años (mm)

𝑃

𝑘

: valor de Precipitación del día “k”

𝑛: número de años evaluados

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Tesis II

Para los días 29 de febrero que solo se presentan los años bisiestos, es decir, para los años
2000, 2004, 2008, 2012, 2016, 2020, se debe establecer la precipitación con la siguiente
ecuación:

Ecuación 14. Estimación precipitación promedio diaria para 29 de febrero.

𝑃

𝑑𝑘´

∑ 𝑃

𝑘´

𝑛

𝑘´

𝑛

𝑃

𝑑𝑘´

: Precipitación promedio diaria del día 29 de febrero.

𝑃

𝑘´

: valor de Precipitación del día 29 de febrero de cada uno de los años bisiestos

evaluados

𝑛: número de años bisiestos

Precipitación Promedio mensual

a partir de los datos promedio mensuales de precipitación de los 23 años se obtiene el
valor promedio mensual del total de años evaluados. Este valor puede ser expresado en
mm, litros/m², capaz de ser recolectado en la superficie horizontal del techo en un mes.
(Organización Panamericana de la Salud, 2004)

Ecuación 15. Estimación precipitación promedio mensual

𝑃

𝑑𝑖

∑ 𝑃

𝑖

𝑛

𝑖

𝑛

𝑃

𝑑𝑖

: precipitación promedio mensual del mes “i” de todos los años evaluados (mm)

𝑃

𝑖

: valor de precipitación mensual del mes “i”, (mm)

𝑛: número de años evaluados

Designación de la dotación

“La dotación neta debe determinarse haciendo uso de información histórica de los
consumos de agua potable de los suscriptores, disponible por parte de la persona
prestadora del servicio de acueducto o, en su defecto, recopilada en el Sistema Único de
Información (SUI) de la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD),
siempre y cuando los datos sean consistentes.” (RESOLUCIÓN 330 DE 2017, 2017)

Tabla 23. Dotación neta máxima por habitante según la altura sobre el nivel del mar de la zona atendida - RES 0330

de 2017

ALTURA PROMEDIO SOBRE EL NIVEL DEL
MAR DE LA ZONA ATENDIDA

DOTACIÓN NETA MÁXIMA
(L/HAB*DÍA)

> 2000 m s. n. m.

120

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1000 – 2000 m s. n. m.

130

< 1000 m s. n. m.

140

Teniendo en cuenta que existe una normatividad enfocada específicamente en proyectos
de agua y saneamiento básico de zonas rurales de Colombia y sugiere que los valores de
dotación neta deberían encontrarse entre 20 l/hab*dia y 200 l/hab*dia diferenciando el
volumen  para  atender  las  necesidades  de  consumo  humano,  las  domésticas  y  las  de
subsistencia  de  la  familia  rural.  (MINISTERIO  DE  VIVIENDA,  CIUDAD  Y
TERRITORIO, 2018). Por otro lado, La Organización Mundial para la Salud (OMS) en
su informe sobre la cantidad de agua domiciliaria, el nivel del servicio y la salud señaló
que  la  cantidad  de  agua  mínima  que  una  persona  necesita  para  la  satisfacción  de  las
necesidades básicas es de 50 y 100 litros de agua al día por persona. En tiempo de crisis
o emergencia, deben garantizarse por lo menos 15 litros de agua por persona. (Carvajal,
y otros, 2019).

Así las cosas, y teniendo en cuenta todas las consideraciones de cantidades suficiente de
agua se tomarán los valores máximos de referencia de la Tabla 23. Dotación neta máxima
por habitante según la altura sobre el nivel del mar de la zona atendida - RES 0330 de
2017, para el caso de Quibdó al estar ubicado a 75 m.s.n.m. se utilizará una dotación de
140 l/hab*día y para Istmina ubicado a 76 m.s.n.m le corresponde una dotación de 140
l/hab*día

Determinación de la demanda

a partir de la dotación asumida por persona se calcula la cantidad de agua necesaria para
atender las necesidades de la familia o familias a ser beneficiadas en cada uno de los
meses. (Organización Panamericana de la Salud, 2004)

Ecuación 16. Determinación de la demanda

𝐷

𝑖

𝑁𝑢 ∗ 𝑁𝑑

𝑖

∗ 𝐷𝑜𝑡

1000

𝐷

𝑖

: Dotación mes “i” (m³)

𝑁𝑢: número de habitantes de la vivienda

𝑁𝑑

𝑖

: Número de días del mes “i”

𝐷𝑜𝑡: dotación (l/hab*día)

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Tesis II

Determinación de la oferta diaria

Teniendo en cuenta los promedios diarios de precipitaciones de todos los años evaluados,
el material del techo y el coeficiente de escorrentía, se procede a determinar la cantidad
de agua captada para diferentes áreas de techo y por día.

Ecuación 17. Determinación de la oferta diaria

𝑉

𝑘

𝑃

𝑘

∗ 𝐶 ∗ 𝐴

1000

𝑉

𝑘

: Oferta hídrica día “k”

𝑃

𝑘

: precipitación promedio día “k” (lit/m²)

𝐶: Coeficiente de escorrentía

𝐴: Área m²

Determinación de la oferta mensual

Partiendo de que se conocen los promedios mensuales de precipitaciones de todos los
años evaluados, el material del techo y el coeficiente de escorrentía, se procede a
determinar la cantidad de agua captada para diferentes áreas de techo y por mes.

Ecuación 18. Determinación de la oferta mensual

𝑉

𝑖

𝑃

𝑖

∗ 𝐶 ∗ 𝐴

1000

𝑉

𝑖

: Oferta hídrica mes “i”

𝑃

𝑖

: precipitación promedio mes“i” (lit/m²)

𝐶: Coeficiente de escorrentía

𝐴: Área m²

Determinación del volumen de almacenamiento

Teniendo como base los valores obtenidos en la determinación de la demanda mensual
de agua y oferta mensual de agua de lluvia, se procede a calcular el acumulado de cada
uno de ellos mes a mes encabezado por el mes de mayor precipitación u oferta de agua y
teniendo en cuenta el volumen del primer lavado. A continuación, se procede a calcular
la diferencia de los valores acumulados de cada uno de los meses de la oferta y la demanda
respectivamente.

Adicionalmente se realizará un análisis teniendo en cuenta los 366 valores diarios
obtenidos, mediante un modelo de balance hídrico en el tanque.

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9.3. Diseño del Sistema

En este apartado se abordará el diseño del sistema de cosecha de aguas lluvias para
viviendas rurales dispersas, considerando dos escenarios diferentes. El primer escenario
se centra en el diseño de un sistema para una vivienda nueva, donde se conocerán factores
como el régimen de lluvias, número de habitantes y consumos diarios, y se determinarán
el área de captación mínima y el volumen de almacenamiento requerido. El segundo
escenario corresponde a la adaptación de un sistema para una vivienda existente, donde,
además de los mismos factores, se contará con la información sobre el área y material de
la cubierta, y se evaluará la optimización del área de captación y el dimensionamiento del
almacenamiento. Estos dos casos permitirán evaluar distintas aproximaciones al diseño
de sistemas de cosecha de aguas lluvias en contextos rurales específicos.

9.3.1. Escenario 1: Diseño de Sistema de Cosecha de Aguas Lluvias para

Vivienda Rural Nueva

En este escenario, el objetivo es determinar el área mínima de la cubierta y el volumen de
almacenamiento necesaria para garantizar un suministro adecuado de agua potable
mediante la recolección de aguas lluvias en una vivienda rural nueva. Para ello, se
consideran varios factores: el régimen de lluvias de la zona, el coeficiente de escorrentía
según el material de la cubierta, el número de usuarios en la vivienda y la dotación de
agua, tal como lo establece la Resolución 844 de 2018 para zonas rurales de Colombia.

El proceso comienza con la recolección de los datos iniciales, que incluyen el régimen de
lluvias obtenido de las estaciones meteorológicas a estudiar, para este caso las estaciones
de Istmina y Quibdó en el departamento del Chocó, el coeficiente de escorrentía de
acuerdo con el material de la cubierta, el número de usuarios y la dotación de agua por
persona. Con estos datos, se determina inicialmente el área de captación, que se supone
como el área de la cubierta proyectada en el diseño arquitectónico de la vivienda.

A partir de esta área, se calcula el volumen de agua que se puede recolectar y el volumen
necesario  para  el  almacenamiento,  teniendo  en  cuenta  la  variabilidad  estacional  de  las
precipitaciones  y  la  demanda  de  agua  de  los  usuarios.  Luego,  se  realiza  un  proceso
iterativo: se ajusta el área de captación y el volumen de almacenamiento hasta que no se
genere  un  déficit  de  agua  durante  los  períodos  secos  del  año.  Si  el  volumen  de  agua
almacenada no es suficiente para cubrir la demanda, se aumenta el área de captación o el
volumen  de  almacenamiento,  repitiendo  el  proceso  hasta  lograr  una  combinación  que
garantice un suministro adecuado.

Para optimizar el diseño, se introduce una función objetivo que busca minimizar el costo
de almacenamiento. Como se analizó previamente, el almacenamiento y tratamiento de
grandes volúmenes de agua conllevan mayores costos, por lo que se busca una
combinación eficiente de área de captación y volumen de almacenamiento que minimice
estos costos. Esto permite obtener un sistema eficiente, garantizando que el agua

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recolectada sea suficiente para cubrir las necesidades de la vivienda sin generar gastos
innecesarios.

Finalmente, se evalúa el sistema en función de la eficiencia y los costos, ajustando tanto
el área de captación como el volumen de almacenamiento para lograr el diseño más
adecuado para una vivienda rural nueva, garantizando un abastecimiento de agua potable
durante todo el año sin incurrir en costos elevados.

Ilustración 35. Diagrama de flujo para el diseño del sistema de cosecha de aguas lluvias en una vivienda nueva -

Elaboración propia.

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Para el análisis del balance hídrico en el tanque, en el marco del diseño del sistema de
cosecha de aguas lluvias para el Escenario 1, se sugiere que, de ser posible, el cálculo sea
realizado a escala diaria en lugar de mensual. Este enfoque permite un mayor nivel de
detalle al considerar variaciones diarias en las precipitaciones, demanda de agua, y
almacenamiento.

El análisis diario proporciona una representación más precisa del comportamiento del
sistema, identificando periodos críticos con déficit o excedente de agua que podrían pasar
desapercibidos en un análisis mensual. Adicionalmente, este nivel de precisión contribuye
a un dimensionamiento más ajustado del volumen de almacenamiento y permite
optimizar los costos del sistema.

Por lo tanto, si se dispone de herramientas computacionales, se recomienda implementar
esta metodología diaria en el balance hídrico, utilizando software o lenguajes de
programación que permitan manejar grandes volúmenes de datos y realizar iteraciones de
manera eficiente. Esto resultará en un diseño más robusto y adaptado a las condiciones
reales de la vivienda y su entorno climático.

9.3.2. Escenario 2: Adaptación de Sistema de Cosecha de Aguas Lluvias para

Vivienda Rural Existente

En el Escenario 2 se analiza el diseño de un sistema de cosecha de aguas lluvias para una
vivienda existente. En este caso, se parte de la premisa de que las características de la
vivienda, como el área de la cubierta, ya están definidas. El objetivo principal es
determinar el volumen de almacenamiento necesario para cubrir la demanda de agua de
los habitantes mediante un balance hídrico mensual del tanque.

El proceso inicia con la recopilación de los parámetros necesarios, incluyendo la
precipitación promedio mensual (P), el coeficiente de escorrentía (Ce), el número de
habitantes (#hab) y el área efectiva de la cubierta (A). A partir de esta información, se
calcula la demanda mensual de agua basándose en el número de habitantes y su dotación
diaria, de acuerdo con la normatividad establecida.

Posteriormente, se determina el volumen mensual de agua captada usando la ecuación de
captación de aguas lluvias, que considera el área de la cubierta y la precipitación
disponible. Con esta información, se realiza un balance hídrico mensual del tanque para
evaluar los volúmenes de entrada y salida. Este análisis permite identificar el
almacenamiento necesario para cubrir los periodos de déficit de agua.

Nota: En casos donde el agua captada resulta insuficiente para satisfacer la demanda o el
volumen del tanque necesario supera los 5 m³

, se recomienda evaluar la instalación de

áreas adicionales impermeables, como cubiertas anexas. Estas estructuras, propias de

Valor recomendado y sugerido por tamaño comercial de tanques de almacenamiento en Colombia

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viviendas rurales dispersas, permiten incrementar la captación de agua y garantizar el
suministro requerido.

Ilustración 36. Diagrama de flujo para el diseño del sistema de cosecha de aguas lluvias en una vivienda existente-

Elaboración propia.

Recomendación: Si se cuenta con herramientas computacionales que lo permitan, se
recomienda realizar el análisis del balance hídrico de forma diaria, tal como se sugiere en
el Escenario 1. Este enfoque incrementa la precisión del cálculo del volumen de
almacenamiento necesario, al considerar las variaciones de precipitación y consumo de
agua en periodos más cortos, lo cual puede ser particularmente relevante en zonas con
alta variabilidad climática.

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9.4. Resultado Caso de estudio en Istmina – Chocó

En este apartado se presentan los resultados obtenidos del diseño de un sistema de
abastecimiento para dos escenarios, aplicados a vivienda nueva y vivienda existente en el
municipio de Istmina, ubicado en el departamento del Chocó, Colombia. Istmina hace
parte de la cuenca del río San Juan, uno de los principales cuerpos de agua de la región,
y se distingue por tener una de las mayores tasas de pluviosidad a nivel mundial. Estas
características convierten a la zona rural de Istmina en un lugar propicio para implementar
soluciones de abastecimiento de agua mediante sistemas de cosecha de aguas lluvias.

Para el presente caso de estudio, se definieron los siguientes datos de entrada:

• Población: Según el Censo del DANE 2018, el promedio de habitantes por hogar

rural es de 3.8 personas. Sin embargo, la vivienda utilizada como parámetro tiene
una capacidad máxima de 5 personas, por lo que este valor se adoptará para el
análisis.

• Coeficiente de escorrentía: Dado que la cubierta está construida en material de

zinc o similar, se adopta un coeficiente de escorrentía (C) de 0.9, representativo
de este tipo de material.

• Dotación: De acuerdo con la Resolución 844 de 2018 del Ministerio de Vivienda,

Ciudad y Territorio (MVCT), el rango permitido para dotación en zonas rurales
varía entre 20 y 200 litros/habitante*día. Considerando que el uso de la vivienda
es exclusivamente residencial, se adoptará un valor intermedio de 80
litros/habitante*día.

• Área de la cubierta: La vivienda cuenta con una cubierta de 63.59 m². No obstante,

para el análisis en el escenario 1, se considerará un área mínima de captación
estimada en 45 m².

9.4.1. Precipitación Istmina

En Istmina, los veranos son cortos y cálidos; los inviernos son cortos y calurosos y está
opresivo, mojado y nublado durante todo el año. Durante el transcurso del año, la
temperatura generalmente varía de 24 °C a 31 °C y rara vez baja a menos de 22 °C o sube
a más de 33 °C.

El análisis de la precipitación en el municipio de Istmina, basado en registros diarios
recopilados desde el 1 de enero de 2004 hasta el 11 de noviembre de 2024, revela
características hidrometeorológicas destacables que hacen de la región un área ideal para
la implementación de sistemas de cosecha de aguas lluvias. Los resultados detallados del
análisis de los datos pluviométricos para el municipio de Istmina se sintetizan en la Tabla
24, que presenta un resumen de los principales parámetros estadísticos evaluados. Esta
tabla incluye valores como el promedio anual de precipitación, el rango de variabilidad

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Tesis II

entre años lluviosos y secos, el promedio mensual de precipitaciones, así como eventos
extremos registrados durante el periodo de estudio.

Tabla 24. Resumen de los parámetros pluviométricos para el municipio de Istmina (2004-2024) - elaboración propia

Indicador

Valor

Año con mayor precipitación total

2022 con 13251 mm

Mes con mayor precipitación promedio

Agosto con 879.95 mm promedio mensual
(análisis de 21 años)

Mes con menor precipitación promedio

Febrero con 575.38 mm promedio mensual
(análisis de 21 años)

Año con más días de lluvia

2005 con 294 días lluviosos

Año con menos días de lluvia

2020 con 227 días lluviosos

Día con mayor precipitación registrada

21 de diciembre de 2018 con 422 mm

Meses con mayor cantidad de lluvia

Agosto, septiembre y octubre

Meses con menor cantidad de lluvia

Enero, febrero y diciembre

En la Tabla 25 se presentarán los datos de precipitación promedio mensual multianual y
el número de días lluviosos luego de procesar datos de precipitaciones diarias desde el
día 01 de enero de 2004 al 11 de noviembre de 2024.

Tabla 25. Precipitación promedio mensual y días de lluvia - Quibdó

MES

Precipitación
promedio

mensual

(mm)

Número

días

lluviosos

promedio

mensual (día)

ENERO

628.5

FEBRERO

575.4

MARZO

816.4

ABRIL

786.3

MAYO

784.8

JUNIO

735.4

JULIO

799.2

AGOSTO

879.9

SEPTIEMBRE

790.5

OCTUBRE

758.2

NOVIEMBRE

619.4

DICIEMBRE

644.1

El promedio anual de precipitación durante el periodo de estudio es de 8767 mm,
evidenciando un régimen pluviométrico significativamente elevado en comparación con
los promedios nacionales y globales. El año con mayor precipitación total fue 2022, con
un registro anual de 13251 mm, mientras que el año con menor precipitación fue 2015,
con 6400 mm, valor que, aunque inferior dentro del contexto local, sigue superando
ampliamente los valores promedio de muchas otras regiones del mundo como se puede
observar en el Gráfico 1. Precipitación Anual en el Municipio de Istmina (2004-2024)

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Tesis II

Gráfico 1. Precipitación Anual en el Municipio de Istmina (2004-2024) – comparación.

Como se evidencia en el Gráfico 2, en términos de temporalidad, el municipio
experimenta en promedio 252 días lluviosos por año, lo que representa aproximadamente
el 69% de los días del año. El año con mayor número de días lluviosos fue 2005, mientras
que 2020 presentó la menor cantidad de días con lluvia, con un registro de 227 días. Este
análisis resalta la regularidad de las precipitaciones en Istmina y su consistencia en
proporcionar agua a lo largo del año.

Gráfico 2. Precipitación promedio mensual y días de lluvia - Istmina

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

itac

ió

(

mm)

año

Precipitación Istmina

Precipitación promedio España

Precipitación promedio Colombia

ENER

FEBRE

MARZ

ABRIL MAYO JUNIO JULIO

AGOS

SEPTI

EMBR

OCTU

BRE

NOVIE

MBRE

DICIE

MBRE

Pdi (mm) 628.5 575.4 816.5 786.3 784.8 735.4 799.3 880.0 790.6 758.2 619.4 644.1

# dias

de lluvia

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

800.0

900.0

1000.0

ECIP

CIÓ

(

)

PRECIPITACIÓN PROMEDIO MENSUAL - ISTMINA (mm)

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Adicionalmente, el análisis mensual muestra que el mes con mayor precipitación
promedio es mayo, con 879.95 mm, mientras que el mes más seco es febrero, con un
promedio de 575.38 mm. Un evento extremo notable ocurrió el 21 de diciembre de 2018,
día en el que se registró una precipitación excepcional de 422 mm, destacándose como el
día con mayor acumulación de lluvia en los 21 años analizados.

Estos resultados evidencian no solo la abundancia hídrica del municipio de Istmina, sino
también una distribución espacial y temporal de la precipitación favorable para el diseño
e implementación de sistemas de abastecimiento basados en la captación y
aprovechamiento de aguas lluvias

9.4.2. Escenario 1: Diseño de Sistema de Cosecha de Aguas Lluvias para

Vivienda Rural Nueva – caso de estudio Istmina - Chocó

El  diseño del sistema de cosecha de  aguas lluvias  para una vivienda rural  nueva  en  el
municipio  de  Istmina,  Chocó,  se  realizó  considerando  cinco  escenarios  climáticos
distintos. Estos escenarios se basan en los datos de precipitación recopilados entre 2004
y  2024,  y  sirven  para  evaluar  cómo  varían  los  resultados  del  sistema  de  cosecha  bajo
condiciones  meteorológicas  diversas.  Como  se  discutió  en  capítulos  anteriores  de  esta
investigación,  la  optimización  del  sistema  de  cosecha  de  aguas  lluvias  se  centra  en  la
minimización  del  volumen  de  almacenamiento,  dado  que  un  mayor  volumen  de
almacenamiento no solo incrementa los costos de infraestructura, sino que también puede
afectar  negativamente  la  calidad  del  agua  almacenada  debido  a  la  prolongada
permanencia  del  agua  en  los  tanques.  A  continuación,  se  detallan  los  cinco  escenarios
evaluados:

• Escenario con datos de precipitación promedio diaria (idealizado): En este

escenario se utiliza el valor promedio de precipitación diaria calculado a partir del
periodo  de  estudio,  que  tiene  un  promedio  anual  de  8,767  mm,  con  252  días
lluviosos en promedio cada año. Este valor de precipitación se asume constante a
lo largo de los días del año, lo que se interpreta como una situación idealizada en
la que siempre se cuenta con lluvia, aunque sea en baja cantidad. Este escenario
permite  evaluar  un  diseño  optimista  para  el  sistema,  sin  tener  en  cuenta  las
variaciones  diarias  o  mensuales.  Aunque  este  modelo  no  refleja  la  variabilidad
real  del  clima,  es  útil  para  prever  la  capacidad  de  captura  bajo  condiciones
teóricas, asumiendo una disponibilidad constante de agua.

En este escenario, se parte del supuesto idealizado de que la precipitación se distribuye
uniformemente  a lo  largo de los  365 días del  año (todos los  días del  año llueve). Este
enfoque  permite  calcular  el  área  mínima  de  cubierta  requerida  para  garantizar  el
abastecimiento de agua y optimizar el sistema de cosecha de aguas lluvias, obteniendo
los siguientes resultados

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Tabla 26. Resultados Escenario 1. Istmina - Precipitación promedio.

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente de escorrentía (C)

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 de 2018)

80 l/hab*día

demanda diaria (80%)

0.32 m³/día

demanda diaria ducha (20%)

0.08 m³/día

Resultados

ÁREA

45 m²

Almacenamiento superior

0.25 m³

Almacenamiento

1 m³

Observación

El menor nivel de almacenamiento en el tanque es 0.87 m³, el día
con mayor captación es 2.19m³, el área mínima es 45 m² y el
volumen de almacenamiento mínimo es 1.25 m³.

CUMPLE

Numero de días de déficit

Área de captación requerida:

El área de captación definida es de 45 m². Este valor no se determina por condiciones
hidrológicas o hidráulicas específicas, sino porque fue establecido previamente como el
área mínima en el diseño, considerando que Es lo suficientemente pequeña para adaptarse
a una vivienda rural típica y Representa una solución práctica para una vivienda con 5
habitantes, donde generalmente se dispone de espacio suficiente para una cubierta de estas
dimensiones.

Capacidad de almacenamiento:

El sistema necesita un volumen total de almacenamiento de 1.25 m³, distribuido en dos
tanques comerciales, la configuración de los tanques se representa en Ilustración 30. Corte
Transversal vivienda modificada - fuente propia 2024 (REVIT):

✓ Un tanque inferior de 1,000 litros.
✓ Un tanque superior de 250 litros.

Estos volúmenes corresponden a medidas estándar disponibles en el mercado
colombiano, garantizando una implementación práctica. Sin embargo, si se opta por un
tanque fabricado in situ, los volúmenes podrían ajustarse para reflejar los valores exactos
requeridos.

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Comportamiento del tanque durante el año:

A lo largo del año, el tanque mantiene un nivel suficiente para satisfacer la demanda de
agua de los habitantes, sin presentar días de déficit. Esto significa que el nivel del tanque
nunca desciende a 0 m³, lo que asegura un suministro continuo de agua durante todo el
periodo analizado. El menor nivel registrado es de 0.87 m³, lo que garantiza un
almacenamiento adecuado incluso en los momentos de mayor consumo. Este
comportamiento se ilustra en el Gráfico 3 que muestra los niveles del tanque durante todo
el año.

Gráfico 3. Nivel del Tanque (m³) - precipitación promedio diaria.

• Escenario con datos de precipitación del año más lluvioso (2022): Este

escenario se basa en los datos del año más lluvioso registrado en Istmina, 2022,
con una precipitación total de 13,251 mm, significativamente superior al
promedio anual del municipio. Este escenario muestra un exceso de lluvia durante
el año, lo que genera una mayor oferta de agua para el sistema de cosecha. Sin
embargo, el reto radica en la distribución temporal de las precipitaciones, ya que
las lluvias concentradas en pocos días podrían sobrecargar el sistema de
almacenamiento. Este escenario es útil para evaluar la capacidad del sistema de
captación para manejar grandes volúmenes en períodos cortos, y cómo optimizar
el almacenamiento.

0.8

0.82

0.84

0.86

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

0.98

1.02

1/01

1/02

1/03

1/04

1/05

1/06

1/07

1/08

1/09

1/10

1/11

1/12

el T

e (m³)

dia del año

Nivel del Tanque (m³) - precipitación promedio diaria

Nivel del Tanque (m³)

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100

Este escenario evalúa el desempeño de un sistema de cosecha de aguas lluvias durante el
año más lluvioso registrado (2022), un año bisiesto con precipitaciones
significativamente altas que impactan directamente el diseño y la operación del sistema.

Tabla 27. Resultados escenario 1. Istmina - precipitación del año más lluvioso (2022)

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente de escorrentía ( C )

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 de 2018)

80 l/hab*día

demanda diaria (80%)

0.32 m³/día

demanda diaria ducha (20%)

0.08 m³/día

Resultados

ÁREA (asumida)

50 m²

Almacenamiento superior
(asumido)

0.25 m³

Almacenamiento (asumido)

2 m³

Observación

El menor nivel de almacenamiento en el tanque es

0.04 m³

, el

día con mayor captación es 14.49m³, el área mínima es 50 m²
y el volumen de almacenamiento mínimo es 2.25 m³.

CUMPLE

Numero de días de déficit

Área de captación requerida:

En  este  caso,  el  área  de  captación  requerida  fue  ajustada  a  50  m²  para  satisfacer  la
demanda  de  agua  durante  los  periodos  de  mayor  consumo  y  garantizar  los  volúmenes
necesarios. Este aumento en el área responde directamente a la necesidad de maximizar
la  captación  de  agua  en  un  contexto  de  alta  disponibilidad  pluviométrica  y  demanda
constante, especialmente para una vivienda habitada por 5 personas.

Capacidad de almacenamiento:

El sistema de almacenamiento se dimensionó con un volumen total de 2.25 m³, distribuido
entre:

✓ Un tanque principal de 2,000 litros.
✓ Un tanque secundario de 250 litros.

Estas capacidades corresponden a los tamaños estándar comercializados en Colombia, un
criterio práctico que asegura la viabilidad del sistema. Sin embargo, cabe la posibilidad

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101

de ajustar este diseño utilizando tanques fabricados in situ, lo que permitiría mayor
flexibilidad en escenarios específicos.

Comportamiento del tanque durante el año:

El  análisis  muestra  que,  a  lo  largo  del  año,  el  sistema  mantiene  niveles  óptimos  en  el
tanque, alcanzando su  punto  más bajo  el  12 de marzo, con un volumen residual  de  40
litros  luego  de  un  periodo  de  7  días  sin  lluvias  significativas.  En  ningún  momento  se
presenta un déficit, entendido este como la situación en que el nivel del tanque alcanza 0
m³, dejando a la vivienda sin capacidad de suministro.

En la Gráfica 2 se presentan los niveles del tanque a lo largo del año, destacando su
capacidad para mantener un almacenamiento adecuado incluso en situaciones críticas.

• Escenario con datos de precipitación del año más seco (2015): En este

escenario se evalúa el año más seco registrado, 2015, con una precipitación total
de 6,400 mm. Aunque este valor es  bajo  en comparación  con otros años, sigue
siendo adecuado para la cosecha de aguas lluvias, pero requiere un aumento en la
superficie de captación y el almacenamiento. A pesar de que la cantidad total de
precipitación es menor, la optimización del sistema en este escenario se enfoca en
maximizar  la  captación  durante  los  días  de  lluvia  y  gestionar  el  volumen  de
almacenamiento  necesario  para  suplir  las  necesidades  de  agua  durante  los

0.5

1.5

2.5

1/01

20/02

11/04

31/05

20/07

8/09

28/10

17/12

el T

e (m³)

días del año 2022

Nivel del Tanque (m³) - Año 2022

Gráfico 4. Nivel del Tanque (m³) - precipitación año más lluvioso (2022)

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102

períodos secos. Este escenario subraya la importancia de balancear la captación y
el almacenamiento para evitar tanto la insuficiencia de agua como el exceso de
capacidad de almacenamiento.

En este escenario se evaluó el desempeño del sistema de cosecha de aguas lluvias bajo
las condiciones más críticas de disponibilidad hídrica registradas, correspondientes al año
más seco (2015).

Tabla 28. Resultados escenario 1. Istmina - precipitación del año más seco (2015)

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente de escorrentía ( C )

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 de 2018)

80 l/hab*día

demanda diaria (80%)

0.32 m³/día

demanda diaria ducha (20%)

0.08 m³/día

Resultados

ÁREA (asumida)

60 m²

Almacenamiento superior
(asumido)

0.25 m³

Almacenamiento (asumido)

2.5 m³

Observación

El menor nivel de almacenamiento en el tanque es 0 m³, el
día con mayor captación es 7.94m³, el área mínima es 60 m²
y el volumen de almacenamiento mínimo es 2.75 m³.

ALERTA DEFICIT

Numero de días de déficit

Área de captación requerida:

En este escenario, se utilizó un área de captación de 60 m², la cual fue seleccionada para
maximizar la recolección de agua durante los eventos de lluvia en condiciones de baja
precipitación. Este valor responde a la necesidad hidrológica de garantizar la mayor
cantidad de agua disponible en un año caracterizado por condiciones extremadamente
secas.

Capacidad de almacenamiento:

El volumen total de almacenamiento implementado en este análisis fue de 2.75 m³,
distribuido de la siguiente manera:

✓ Tanque inferior: capacidad de 2,500 litros, utilizado como almacenamiento

principal.

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103

✓ Tanque superior: capacidad de 250 litros

Estos volúmenes fueron elegidos basándose en las capacidades estándar de tanques
prefabricados disponibles en el mercado colombiano, ajustados para optimizar costos y
practicidad.

Comportamiento del tanque durante el año:

Durante la simulación del balance hídrico mensual, se identificó que el sistema presentó
déficit de agua en el periodo comprendido entre el 29 de junio y el 5 de julio, debido a un
evento de 15 días sin lluvias significativas. Durante este tiempo, el nivel del tanque
alcanzó los 0 litros, lo que implica que no había disponibilidad de agua para cubrir la
demanda de los habitantes.

El resto del año, el sistema mantuvo un comportamiento adecuado, con niveles que
permitieron satisfacer la demanda diaria de la vivienda. Este comportamiento está
representado en el Gráfico 5, que muestra la evolución del nivel del tanque a lo largo del
año 2015.

Aunque se presenta un periodo de déficit equivalente al 1.9% del tiempo total del año,
esta situación no es grave y puede gestionarse mediante estrategias de concientización
para el uso eficiente del recurso, especialmente en los meses más secos como junio y
julio.

Gráfico 5. Nivel del Tanque (m³) - precipitación año más seco (2015)

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

1/01

20/02

11/04

31/05

20/07

8/09

28/10

17/12

ive

l d

³)

días del año

Nivel del Tanque (m³) - Año 2015

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Para eliminar completamente este déficit, sería necesario ampliar el volumen del tanque
inferior a 5,000 litros y aumentar el área de captación a 100 m². Sin embargo, estas
modificaciones implican un incremento considerable en los costos de implementación y
podrían comprometer la calidad del agua debido al mayor tiempo de retención en tanques
de gran capacidad, lo que contradice los principios de diseño eficiente y sostenible del
sistema.

Este análisis demuestra que, aunque el sistema no es totalmente inmune a los periodos
secos extremos, su diseño actual ofrece un balance adecuado entre eficiencia, costos y
calidad, haciendo innecesarias modificaciones significativas para manejar un déficit
puntual.

• Escenario con datos del año con mayor número de días lluviosos (2005): Este

escenario se basa en el  año con mayor número de días lluviosos  registrados en
Istmina, 2005, con 255 días de lluvia. Aunque la precipitación total no fue la más
alta, la distribución más uniforme de las lluvias permite un diseño más eficiente
del sistema de cosecha, ya que las lluvias se distribuyen de manera más continua
a lo largo del año. Este tipo de escenario es favorable porque permite reducir la
necesidad de grandes volúmenes de almacenamiento, minimizando así los costos
y  los  riesgos  asociados  con  la  mala  calidad  del  agua  almacenada  por  períodos
largos.  La  optimización  en  este  caso  se  logra  maximizando  la  eficiencia  de  la
captación sin la necesidad de grandes infraestructuras de almacenamiento.

Tabla 29. Resultados escenario 1. Istmina - precipitación del año con más días de lluvia (2005)

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente de escorrentía ( C )

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 de 2018)

80 l/hab*día

demanda diaria (80%)

0.32 m³/día

demanda diaria ducha (20%)

0.08 m³/día

Resultados

ÁREA (asumida)

90 m²

Almacenamiento superior
(asumido)

0.25 m³

Almacenamiento (asumido)

2.5 m³

Observación

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El menor nivel de almacenamiento en el tanque es 0.02 m³, el
día con mayor captación es 13.58 m³, el área mínima es 90 m²
y el volumen de almacenamiento mínimo es 3.25 m³.

CUMPLE

Numero de días de déficit

Área de captación requerida:

En este escenario, se determinó un área de 82 m² para la captación de aguas lluvias. Esta
área se eligió en función del régimen de lluvias del año 2005, que a pesar de no haber
sido el más lluvioso en términos de precipitación total, presentó una distribución temporal
más favorable, con un mayor número de días lluviosos a lo largo del año. Para optimizar
la recolección de agua durante estos días lluviosos más frecuentes, se consideró necesario
aumentar el área de captación, garantizando que el sistema fuera capaz de capturar la
mayor cantidad de agua posible en este periodo.

Capacidad de almacenamiento:

El volumen total de almacenamiento utilizado en este análisis es de 3.25 m³, distribuidos
de la siguiente forma:

✓ Tanque inferior: capacidad de 3,000 litros, destinado a almacenar la mayor parte

del agua captada.

✓ Tanque superior: capacidad de 250 litros, utilizado para garantizar la presión del

sistema.

Este volumen de almacenamiento es adecuado para los niveles de precipitación y la
distribución temporal observada en el año 2005, sin presentar problemas de capacidad ni
de escasez de agua a lo largo del año.

Comportamiento del tanque durante el año:

Durante la simulación del balance hídrico mensual, el sistema no presentó déficit,
manteniendo niveles de almacenamiento adecuados durante todo el año. El menor nivel
de almacenamiento en el tanque se alcanzó en 0.02 m³ que se presentó en marzo 18 de
2015.

A continuación, se presenta un gráfico que muestra el comportamiento del nivel del
tanque durante el año. Este gráfico refleja la variación del nivel de almacenamiento en
función de las precipitaciones diarias y el balance hídrico mensual.

Este análisis muestra que, con un área de captación de 90 m² y un volumen de
almacenamiento de 2.75 m³, el sistema es completamente eficiente para el año 2005,

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garantizando un suministro adecuado de agua sin ningún déficit. La mayor cantidad de
días lluviosos permitió una distribución temporal adecuada del recurso, asegurando que
los niveles de almacenamiento se mantuvieran estables durante todo el año.

Gráfico 6. Nivel del Tanque (m³) - precipitación año con más días de lluvia (2005)

Este escenario demuestra que, bajo un régimen de lluvias con una distribución más
equilibrada, como el observado en 2005, no es necesario un aumento significativo en el
área de captación o el volumen de almacenamiento, ya que el sistema es capaz de
gestionar la variabilidad en la precipitación sin comprometer el suministro de agua

• Escenario con datos del año con menor número de días lluviosos (2020): Este

escenario corresponde al año con la menor cantidad de días lluviosos registrados,
2020,  con  solo  227  días  de  lluvia.  A  pesar  de  que  la  precipitación  total  fue
moderada,  la  distribución  irregular  de  las  lluvias  obliga  a  aumentar  tanto  la
superficie  de  captación  como  el  volumen  de  almacenamiento  para  asegurar  el
suministro de agua durante los días secos. Este escenario es crítico porque requiere
un  diseño  que  maximice  la  eficiencia  de  la  captación  y,  al  mismo  tiempo,
considere  el  volumen  adecuado  de  almacenamiento  para  asegurar  la
disponibilidad  de  agua  durante  los  períodos  sin  lluvia.  Sin  embargo,  como  se
mencionó en capítulos anteriores, la optimización de este sistema debe tener en
cuenta  la  minimización  del  volumen  de  almacenamiento  para  evitar  costos
elevados y mejorar la calidad del agua.

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

1/01

20/02

11/04

31/05

20/07

8/09

28/10

17/12

ive

l d

(m³)

día del año

Nivel del Tanque (m³) - Año 2005

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107

En este escenario, se analiza el comportamiento de un sistema de cosecha de aguas lluvias
diseñado para una vivienda rural utilizando los datos de precipitación del año 2020,
caracterizado por un número reducido de días lluviosos.

Tabla 30. Resultados escenario 1. Istmina - precipitación del año con menos días de lluvia (2020)

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente de escorrentía ( C )

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 de 2018)

80 l/hab*día

demanda diaria (80%)

0.32 m³/día

demanda diaria ducha (20%)

0.08 m³/día

Resultados

ÁREA (asumida)

91 m²

Almacenamiento superior
(asumido)

0.25 m³

Almacenamiento (asumido)

2.5 m³

Observación

El menor nivel de almacenamiento en el tanque es 0 m³, el
día con mayor captación es 14.74m³, el área mínima es 91 m²
y el volumen de almacenamiento mínimo es 2.75 m³.

ALERTA DEFICIT

Numero de días de déficit

Área de captación requerida:

Para este escenario, basado en los datos de precipitación del año 2020, se determinó un
área de 90 m² para la captación de aguas lluvias. Este valor responde a la necesidad de
aumentar el área de captación debido a la menor cantidad de días lluviosos registrados en
este año. A pesar de que la precipitación total no es tan baja como en otros años, la
distribución de la lluvia fue más concentrada, lo que requirió una mayor superficie de
captación para garantizar un almacenamiento suficiente durante los días más secos.

Capacidad de almacenamiento:

El volumen total de almacenamiento calculado es de 2.75 m³, distribuido entre:

✓ Tanque inferior: 2,500 litros, que almacena la mayor parte del agua captada.
✓ Tanque superior: 250 litros

Comportamiento del tanque durante el año:

A lo largo del año, el sistema presenta algunos déficits de agua en los días 17 y 18 de
noviembre, 3 y 4 de diciembre, y 13 de diciembre, cuando el nivel de los tanques alcanza

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108

0 litros, lo que indica la ausencia de agua almacenada. A pesar de estos déficits, es
importante resaltar que la duración total del déficit es solo el 1.4% del tiempo total, lo
que significa que el sistema funcionó correctamente en la mayoría de los días como se
puede vislumbrar en el grafico 5.

Este pequeño déficit podría mitigarse con una gestión eficiente del recurso, especialmente
durante los meses de noviembre y diciembre, donde se debe hacer un mejor uso del agua
disponible. La concientización en la población sobre la importancia del ahorro de agua
durante estos períodos secos podría evitar que el sistema se quede sin recurso durante
esos pocos días críticos.

Gráfico 7. Nivel del Tanque (m³) - precipitación año con menos días de lluvia (2020)

Para eliminar el déficit de los cinco días sin agua, sería necesario incrementar el volumen
de almacenamiento a 5,000 litros en el tanque inferior y 250 litros en el tanque superior.
Sin embargo, como los tamaños comerciales de los tanques en Colombia son discretos,
no existen tanques intermedios entre el de 2,500 litros y el de 5,000 litros. Esto significa
que, al optar por una capacidad de 5,000 litros, se estaría duplicando el tamaño del tanque
inferior, lo que conllevaría a un aumento significativo en los costos de implementación.

Además, este incremento en el almacenamiento permitiría reducir el área de captación de
90 m² a 70 m², lo que representaría una reducción en los costos de construcción de la
cubierta. Sin embargo, al usar un tanque de mayor capacidad, el tiempo de retención del
agua también aumentaría considerablemente, lo que podría afectar la calidad del agua,
además el costo de almacenamiento es mayor que el costo de construcción de la cubierta.

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

1/01/2020 20/02/2020 10/04/2020 30/05/2020 19/07/2020 7/09/2020 27/10/2020 16/12/2020

el T

e (m³)

día del año

Nivel del Tanque (m³) - Año 2020

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109

Escenario 2: Adaptación de Sistema de Cosecha de Aguas Lluvias para Vivienda Rural
Existente – caso de estudio Istmina – Chocó

En  el  Escenario  2,  se  realiza  el  análisis  del  diseño  de  un  sistema  de  cosecha  de  aguas
lluvias  para  una  vivienda  rural  ya  existente  en  el  municipio  de  Istmina,  Chocó.  A
diferencia del escenario para viviendas nuevas, donde el sistema se ajusta de acuerdo con
las  condiciones  ideales  de  captación  y  almacenamiento,  este  escenario  se  basa  en
viviendas cuya infraestructura ya está construida, lo que implica que el área de captación
y las capacidades de almacenamiento preexistentes son limitadas. El objetivo principal
de  este  análisis  es  determinar  el  volumen  de  almacenamiento  necesario  para  cubrir  la
demanda  de  agua  de  los  habitantes,  mediante  un  balance  hídrico  mensual  del  tanque.
Como se define en el diagrama de proceso de la Ilustración 36. Diagrama de flujo para el
diseño del  sistema de cosecha de aguas  lluvias en una vivienda  existente- Elaboración
propia.

Este análisis, realizado para dos años específicos, se enfoca en los escenarios más críticos
en términos de precipitación y días lluviosos, con el fin de evaluar cómo se comporta el
sistema de cosecha de aguas lluvias en condiciones desfavorables:

• Escenario con datos de precipitación del año más seco (2015):

Este escenario se considera uno de los más críticos, ya que 2015 fue el año con la menor
precipitación registrada en el periodo de estudio (6,400 mm). En este caso, la cantidad de
lluvia disponible fue significativamente baja, lo que implica que el volumen de agua
captada es limitado, y el sistema de cosecha debe ser capaz de adaptarse para garantizar
el abastecimiento en los días sin lluvia. En este escenario, es probable que el volumen de
almacenamiento necesario sea alto, lo cual puede implicar un costo elevado y potenciales
problemas de calidad del agua debido a la permanencia prolongada en el tanque.

Los resultados para este caso en particular se fundamentan en encontrar un valor de
almacenamiento óptimo para garantizar que no haya déficit con un área conocida de 63.59
m². Se presentarán los resultados para el año 2015 que es uno de los años críticos del
estudio, toda vez que, es el año más seco desde 2004 a la fecha.

Tabla 31. Resultados escenario 2. Istmina - precipitación del año más seco (2015)

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente de escorrentía ( C )

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 de 2018)

80 l/hab*dìa

demanda diaria (80%)

0.32 m³/día

demanda diaria ducha (20%)

0.08 m³/día

Área de Vivienda de control

63.59 m²

Resultados

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Almacenamiento superior
(asumido)

0.25 m³

Almacenamiento (asumido)

5 m³

Observación

El menor nivel de almacenamiento en el tanque es 0.52 m³, el
día con mayor captación es 8.41m³, el área mínima es 63.59
m² y el volumen de almacenamiento mínimo es 5.25 m³.

CUMPLE

Numero de días de déficit

En el escenario del año más seco (2015), se obtuvo que el área de captación necesaria es
de 63.59 m², un valor fijo para la vivienda de interés social rural, como se describió en
capítulos anteriores. El volumen de almacenamiento calculado es de 5.25 m³, distribuido
en un tanque inferior de 5000 litros y un tanque superior de 250 litros. Aunque este
volumen es suficiente para cubrir la demanda de agua durante todo el año, el nivel mínimo
registrado en el tanque fue de 0.52 m³.

El nivel del tanque con un volumen de 5 m³ se puede observar en el Gráfico 8, donde se
muestra que, aunque el sistema cubre todas las necesidades de agua sin déficit durante el
año. Sin embargo, existe un riesgo de contaminación debido al largo tiempo de retención
del agua en el tanque, especialmente en los meses de menor precipitación. Este sistema
es una opción viable para asegurar el suministro continuo de agua, pero tiene el
inconveniente de ser más costoso y de mayor complejidad en su implementación, además
de presentar un riesgo de calidad del agua por la larga permanencia en almacenamiento.

Por otro lado, la solución con 2.5 m³ de almacenamiento presenta un déficit de 7 días en
el año, lo que implica que durante esos días el sistema no tendría agua disponible. Este
déficit  es  manejable,  ya  que  solo  representa  el  1.9%  del  tiempo  total,  lo  que  se  puede
mitigar  con  estrategias  de  concientización  sobre  el  uso  eficiente  del  agua  y  el  uso  de
métodos  comunales,  como  pilas  públicas.  El  comportamiento  del  tanque  con  este
volumen de almacenamiento está reflejado en el Gráfico 9, donde se observa el patrón de
llenado y vaciado del tanque a lo largo del año, destacándose los días en los que el tanque
alcanza niveles mínimos. Aunque la opción de 2.5 m³ implica un pequeño déficit, es una
solución  más  económica  y  eficiente,  ya  que  reduce  el  costo  de  implementación  sin
comprometer significativamente el acceso al agua.

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Gráfico 8. Nivel del Tanque de 5m³ - precipitación año más seco (2015)

Gráfico 9. Nivel del Tanque de 2.5m³ - precipitación año más seco (2015)

En conclusión, el sistema con 5 m³ de almacenamiento garantiza un suministro continuo
de agua, pero presenta riesgos asociados a la calidad del agua debido a largos tiempos de
retención y mayores costos de implementación. En cambio, la opción de 2.5 m³ presenta
un pequeño déficit de 7 días, que puede ser mitigado con estrategias de uso eficiente y
métodos comunales, representando una solución más económica y eficiente, sin
comprometer significativamente el acceso al agua.

• Escenario con datos del año con menor número de días lluviosos (2020):

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

1/01

20/02

11/04

31/05

20/07

8/09

28/10

17/12

ive

l d

(m³)

días del año

Nivel del Tanque (m³) - Año 2015 - 5000 litros

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

1/01

20/02

11/04

31/05

20/07

8/09

28/10

17/12

ive

l d

(m³)

días del año

Nivel del Tanque (m³) - Año 2015 - almacenamiento de 2500 litros

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El año 2020 presentó la menor cantidad de días lluviosos (227 días), lo que representa
otro escenario crítico para la adaptación del sistema. Aunque la precipitación total no fue
tan baja como en 2015, la menor cantidad de días lluviosos significa que la captación de
agua ocurre en un período reducido, lo que incrementa la necesidad de almacenar grandes
volúmenes de agua durante los días lluviosos para asegurar el suministro en los días secos.
Este escenario destaca la importancia de optimizar tanto el área de captación como el
volumen de almacenamiento, para evitar costos excesivos y garantizar la disponibilidad
de agua durante los periodos de sequía.

Tabla 32. Resultados escenario 2. Istmina - precipitación del año con menos días de lluvia (2020)

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente de escorrentía ( C )

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 de 2018)

80 l/hab*dìa

demanda diaria (80%)

0.32 m³/dia

demanda diaria ducha (20%)

0.08 m³/dia

ÁREA (asumida)

63.59 m²

Resultados

Almacenamiento superior
(asumido)

0.25 m³

Almacenamiento (asumido)

5 m³

Observación

El menor nivel de almacenamiento en el tanque es 0.89 m³, el
día con mayor captación es 10.3m³, el área mínima es 63.59
m² y el volumen de almacenamiento mínimo es 5.25 m³.

CUMPLE

Numero de días de déficit

En  el  Escenario  2  (año  2020),  se  obtuvo  que  el  menor  nivel  de  almacenamiento  en  el
tanque es de 0.89 m³, con un día de captación máxima de 10.3 m³. El  área mínima de
captación  requerida  es  de  63.59  m²,  lo  cual  responde  al  diseño  establecido  para  una
vivienda de interés social rural. El volumen mínimo de almacenamiento necesario es de
5.25 m³. Sin embargo, el almacenamiento de agua en tanques con volúmenes muy bajos
puede presentar riesgos de contaminación, ya que el tiempo de retención del agua es más
corto, lo que puede afectar la calidad del recurso. Si se optara por un almacenamiento de
2.5 m³, se presentaría un déficit de hasta 15 días a lo largo del año, lo cual no es viable
debido  a  los  impactos  negativos  que  tendría  la  falta  de  agua  en  períodos  prolongados,
especialmente en zonas rurales. Aunque este déficit no se presenta de forma continua, el
sistema  podría  experimentar  hasta  5  días  consecutivos  sin  agua,  lo  que  representa  un

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113

riesgo significativo para la salud pública, ya que durante estos períodos de ausencia de
agua no se tendría acceso al recurso hídrico.

Comparando los resultados de los tanques de 5 m³ y 2.5 m³, en el caso del tanque de 5 m³
no se presenta déficit, lo que garantiza un suministro constante de agua durante todo el
año. El comportamiento del tanque con este volumen de almacenamiento muestra una
estabilidad en los niveles de agua, lo que asegura que la vivienda tenga suficiente agua
sin interrupciones. Este comportamiento queda reflejado en el Gráfico 10.

Gráfico 10. Nivel del Tanque de 5m³ - precipitación del año con menos días de lluvia (2020)

Por otro lado, al reducir el almacenamiento a 2.5 m³, el sistema enfrenta un déficit de 15
días, con períodos donde el agua almacenada es insuficiente para satisfacer la demanda.
El comportamiento del tanque con este volumen de almacenamiento es mucho más
inestable, con oscilaciones notorias en los niveles de agua, y el mayor período de días
consecutivos sin agua llega a ser de 5 días, lo cual podría generar problemas de
abastecimiento. Este comportamiento es ilustrado en el Gráfico 11, donde se evidencian
los períodos de déficit y las fluctuaciones más marcadas en el nivel de agua disponible.

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

1/01

20/02

10/04

30/05

19/07

7/09

27/10

16/12

el T

e (m³)

día del año

Nivel del Tanque (m³) - año 2020 - 5000 litros

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Gráfico 11. Nivel del Tanque de 2.5m³ - precipitación del año con menos días de lluvia (2020)

En conclusión, a pesar de que el almacenamiento de 2.5 m³ puede reducir costos, no es
una opción viable debido a la frecuencia y la duración de los déficits, lo que pondría en
riesgo la salud pública en zonas rurales. En cambio, el almacenamiento de 5 m³ asegura
una disponibilidad constante de agua, aunque con un costo más alto, lo que lo convierte
en una solución más adecuada para garantizar la seguridad hídrica y evitar problemas
derivados de la falta de agua.

En ambos escenarios, si el agua captada resulta insuficiente para satisfacer la demanda o
si  el  volumen  de  almacenamiento  necesario  supera  los  5  m³,  se  recomienda  evaluar  la
posibilidad  de  ampliar  la  superficie  de  captación  mediante  la  instalación  de  áreas
adicionales  impermeables,  como  cubiertas  anexas.  Estas  estructuras,  comunes  en
viviendas  rurales  dispersas,  permiten incrementar la captación  de  agua y  garantizar un
suministro adecuado durante todo el año.

9.5. Resultado Caso de estudio en Quibdó – Chocó

En  este  apartado  se  presentan  los  resultados  de  obtenidos  del  diseño  de  un  sistema  de
abastecimiento para dos escenarios, para vivienda nueva y para vivienda existente en el
municipio de Quibdó, capital  del  Departamento del  Chocó, está ubicada  en una de las
regiones  más  forestales  de  Colombia,  cerca  de  grandes  reservas  ecológicas  como  el
Parque Nacional Natural Emberá y una de las regiones con un gran número de reservas
indígenas. Se encuentra a orillas del río Atrato, uno de los principales afluentes del país
y una de las zonas con más alta pluviosidad del mundo. (Ledezma LLoreda, 2015). Estas
condiciones hacen que la zona rural de Quibdó sea un excelente candidato para solucionar
una problemática de abastecimiento a partir de la cosecha de aguas lluvias.

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

1/01

20/02

10/04

30/05

19/07

7/09

27/10

16/12

el T

e (m³)

día del año

Nivel del Tanque (m³) - año 2020 - 2500 litros

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115

9.5.1. Precipitación Quibdó – Chocó

El  Pacífico  colombiano,  está  localizado  dentro  de  la  región  de  bajas  presiones
atmosféricas  conocida  como  «concavidad  ecuatorial»  en  donde  convergen  los  vientos
Alisios de cada hemisferio formando la ZCIT (zona de confluencia intertropical). En esta
zona, el  choque de masas de aire ascendentes con diferencias térmicas y gradientes de
humedad,  ocasionan  la  formación  de  una  banda  nubosa  por  procesos  de  convección.
Debido  a  esto  y  a  las  condiciones  físicas-geográficas  (forma,  orientación,  rango  de
altitudes,  topografía,  vegetación,  presencia  tierra-agua,  no  continentalidad,  distancia  al
litoral,  etc.)  que  le  son  propias,  el  clima  en  la  región  del  Pacífico  colombiano  se
caracteriza por sus vientos variables y débiles (zona de calmas ecuatoriales), por su alta
pluviosidad,  abundante  nubosidad  y  mucha  humedad.  (Murillo  López,  Córdoba
Machado, & Palomino Lemus, Comportamiento de la precipitación y cuantificación del
balance hídrico en la cuenca alta del río Atrato en el departamento del Chocó, 2008)

Tabla 33. Resumen de los parámetros pluviométricos para el municipio de Quibdó (2004-2024) - elaboración propia

Indicador

Valor

Año con mayor precipitación total

2006 con 9628.4 mm

Año con menor precipitación total

2016 con 7290.1 mm

Mes con mayor precipitación promedio Agosto con 612.09 mm promedio mensual

(análisis de 21 años)

Mes con menor precipitación promedio Febrero con 383.36 mm promedio mensual

(análisis de 21 años)

Año con más días de lluvia

2008 con 336 días lluviosos

Año con menos días de lluvia

2023 con 299 días lluviosos

Día con mayor precipitación registrada 25 de diciembre de 2008 con 216.1 mm
Día con menor precipitación registrada 0 mm
Meses con mayor cantidad de lluvia

Agosto, septiembre y octubre

Meses con menor cantidad de lluvia

Enero, febrero y diciembre

El clima de Quibdó se caracteriza por ser cálido – pluvial. El promedio de lluvia total
anual es de 8372.3 mm. Llueve durante todo el año en promedio llueven 323 días del año
y por tanto no presenta una temporada seca definida. Sin embargo, durante los meses de
diciembre, enero y febrero, las lluvias registran un descenso moderado en sus volúmenes
sin dejar de ser abundante, en comparación con el resto del año como se puede observar
en el Gráfico 13. Precipitación promedio mensual y días de lluvia - Quibdó (2004-2024).
En el primer trimestre llueve entre 23 y 26 días por mes. En los meses de mayores lluvias
son mayo, junio, julio y agosto, llueve un promedio de 28 días al mes.

El año con mayor precipitación total fue 2006, con un registro anual de 9628.4 mm,
mientras que el año con menor precipitación fue 2016, con 7290.1 mm, valor que, aunque
inferior dentro del contexto local, sigue superando ampliamente los valores promedio de

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muchas otras regiones del mundo como se puede observar en el Gráfico 12. Precipitación
anual en el municipio de Quibdó (2004-2020) -comparación.

Gráfico 12. Precipitación anual en el municipio de Quibdó (2004-2020) -comparación

En la Tabla 34 se presentará los datos de precipitación promedio mensual multianual y el
número de días lluviosos luego de procesar datos de precipitaciones diarias desde el día
01 de enero de 2004 al 11 de noviembre de 2024.

Tabla 34. Precipitación promedio mensual y días de lluvia - Istmina

MES

Precipitación
promedio

mensual

(mm)

Número

días

lluviosos promedio
mensual (día)

ENERO

604.8

FEBRERO

515.7

MARZO

599.1

ABRIL

652.5

MAYO

785.2

JUNIO

775.0

JULIO

887.2

AGOSTO

903.6

SEPTIEMBRE

677.8

OCTUBRE

613.8

NOVIEMBRE

637.1

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Precipitación Anual en el Municipio de Quibdó

Precipitación Istmina

Precipitación promedio España

Precipitación promedio Colombia

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117

DICIEMBRE

738.1

En la Gráfico 13, se representan los datos de precipitación mensual y días lluviosos, en
donde se puede observar que el mes con menor cantidad de lluvias fue el mes de febrero
con una precipitación media de 515.7 mm y el mes con mayor cantidad de precipitación
media mensual fue agosto registrando 903.6mm. Además, se aprecia que febrero tuvo el
menor número de días lluviosos, con 23 días, mientras que diciembre destacó con el
mayor promedio de días lluviosos, alcanzando un valor de 29 días.

Gráfico 13. Precipitación promedio mensual y días de lluvia - Quibdó (2004-2024)

9.5.2. Escenario 1: Diseño de Sistema de Cosecha de Aguas Lluvias para

Vivienda Rural Nueva – caso de estudio Quibdó - Chocó

El  diseño del sistema de cosecha de  aguas lluvias  para una vivienda rural  nueva  en  el
municipio de Quibdó, Chocó, se realizó considerando dos escenarios climáticos distintos,
basados  en  los  datos  de  precipitación  recopilados  entre  2004  y  2024.  Estos  escenarios
permiten evaluar cómo varían los resultados del sistema bajo condiciones meteorológicas
diversas y más críticas. Como se discutió en los capítulos anteriores de esta investigación,
la optimización del sistema de cosecha de aguas lluvias se centra en la minimización del
volumen de almacenamiento, ya que un mayor volumen no solo incrementa los costos de
infraestructura,  sino  que  también  puede  afectar  negativamente  la  calidad  del  agua
almacenada debido a la prolongada permanencia del agua en los tanques.

En este capítulo, se presentan los resultados correspondientes a los dos escenarios
evaluados:

• Escenario con datos de precipitación del año más seco (2016)

enero

febrer

marz

abril mayo junio julio

agost

septie

mbre

octub

novie

mbre

dicie

mbre

P (mm)

604.8 515.7 599.1 652.5 785.2 775.0 887.2 903.6 677.8 613.8 637.1 738.1

días lluviosos

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

800.0

900.0

1000.0

Precipitación Promedio Mensual y días lluviosos - Quibdó

(mm)

P (mm)

días lluviosos

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• Escenario con datos de precipitación del año con menor número de días lluviosos

(2023)

Estos dos casos son los que se estudiaron específicamente, ya que, como se expuso en el
capítulo anterior, en el caso de estudio de Istmina se determinó que las condiciones más
críticas para el diseño del sistema de cosecha de aguas lluvias son precisamente el año
más seco y el año con menor cantidad de días lluviosos.

• Escenario con datos de precipitación del año más seco (2016): En este

escenario se analiza el año con la menor precipitación registrada, 2016, que tuvo
un total de 7290.1 mm. Aunque esta cifra es relativamente baja en comparación
con otros años, sigue siendo suficiente para la cosecha de aguas lluvias, aunque
es  necesario  incrementar  tanto  la  superficie  de  captación  como  el  volumen  de
almacenamiento.  A  pesar  de  la  baja  cantidad  total  de  precipitación,  la
optimización  del  sistema  en  este  caso  se  centra  en  aprovechar  al  máximo  la
captación  durante  los  días  lluviosos  y  gestionar  adecuadamente  el  volumen  de
almacenamiento  necesario  para  cubrir  las  necesidades  de  agua  durante  los
períodos secos. Este escenario destaca la importancia de equilibrar la captación
de  agua  y  el  almacenamiento  para  evitar  tanto  la  escasez  de  agua  como  la
sobrecapacidad de almacenamiento.

Tabla 35. Resultados escenario 1. Quibdó con 2.5m³ - precipitación del año más seco (2016)

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente de escorrentía ( C )

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 de 2018)

80 l/hab*dìa

demanda diaria (80%)

0.32 m³/dia

demanda diaria ducha (20%)

0.08 m³/dia

Resultados

área

80 m²

Almacenamiento superior

0.25 m³

Almacenamiento inferior

2.5 m³

Observación

El menor nivel de almacenamiento en el tanque es 0 m³, el
día con mayor captación es 12.25m³, el área mínima es 80 m²
y el volumen de almacenamiento mínimo es 2.75 m³.

ALERTA DEFICIT

Número de días de déficit

El análisis realizado para el año 2016, el más seco en la serie histórica con un total de
7,290.1 mm de precipitación, muestra que el sistema de cosecha de aguas lluvias puede
alcanzar un rendimiento óptimo con una combinación de un área de captación de 80 m²

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Tesis II

119

y un almacenamiento total de 2.75 m³. Esta configuración genera un déficit de tan solo 3
días al año, lo que representa una solución altamente eficiente para las condiciones
locales.

Un aspecto clave en el diseño es la fluctuación del almacenamiento en el tanque principal
de 2.5 m³ esquematizada en el Gráfico 14. Este tanque experimenta variaciones
significativas en su nivel de llenado durante el año, especialmente en los meses de menor
precipitación. Sin embargo, estas fluctuaciones se mantienen dentro de límites aceptables
gracias a la capacidad de captación proporcionada por el área fija de 80 m² y al soporte
adicional del tanque de 250 litros, que ayuda a regular el suministro en períodos de alta
demanda. La fluctuación también favorece la renovación del agua almacenada,
mejorando su calidad al reducir la acumulación prolongada.

La  capacidad  de  almacenamiento  de  2.75  m³,  compuesta  por  el  tanque  de  2.5  m³  y  el
tanque  de  250  litros  en  una  posición  elevada,  se  presenta  como  una  alternativa
comercialmente  viable.  Esta  disposición  cumple  una  doble  función:  aporta  altura  para
proporcionar presión al sistema y permite una gestión más eficiente del agua, como se
puede ver en Ilustración 30. Corte Transversal vivienda modificada - fuente propia 2024
(REVIT).

Gráfico 14. Nivel de Tanque 2.5m³ - Quibdó - año 2016

Esta combinación es la más óptima para este escenario, ya que minimiza los días de
déficit, reduce costos operativos, mejora la calidad del agua debido a su renovación más
frecuente y mantiene la simplicidad en la instalación del sistema. Además, al mantener el
área de captación fija, el diseño logra un balance ideal entre la captación de agua y el

0.5

1.5

2.5

1/01

20/02

10/04

30/05

19/07

7/09

27/10

16/12

ive

l d

m³

días del año

Nivel del Tanque 2.5m³ - Año 2016

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120

almacenamiento necesario, adaptándose a las necesidades de las viviendas rurales en
Quibdó

• Escenario con datos del año con menor número de días lluviosos (2023): Este

escenario corresponde al año con el menor número de días lluviosos registrados,
2023,  con  299  días  de  lluvia.  Aunque  la  precipitación  total  fue  moderada,  la
distribución desigual de las lluvias hace necesario aumentar tanto la superficie de
captación como el volumen de almacenamiento para garantizar el abastecimiento
de agua durante los días secos. Este escenario es crítico, ya que exige un diseño
que maximice la eficiencia en la captación del agua y, al mismo tiempo, determine
un  volumen  adecuado  de  almacenamiento  para  asegurar  la  disponibilidad  del
recurso  durante  los  períodos  sin  lluvias.  No  obstante,  como  se  discutió  en
capítulos anteriores, la optimización de este sistema debe enfocarse en reducir el
volumen de almacenamiento para minimizar costos y mejorar la calidad del agua
almacenada.

Tabla 36. Resultados escenario 1. Quibdó - precipitación del año con menor número de días lluviosos (2023)

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente de escorrentía ( C )

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 de 2018)

80 l/hab*día

demanda diaria

0.32 m³/día

demanda diaria tanque superior

0.08 m³/día

Resultados

Área

81 m²

Almacenamiento Superior

0.25 m³

Almacenamiento

2.5 m³

Observación

El menor nivel de almacenamiento en el tanque es 0.01 m³, el
día con mayor captación es 10.65m³, el área mínima es 81 m² y
el volumen de almacenamiento mínimo es 2.75 m³.

CUMPLE

Número de días de déficit

El análisis para el año 2023, caracterizado por el menor número de días lluviosos (299
días), muestra que el sistema de cosecha de aguas lluvias puede operar eficientemente
bajo ciertas condiciones. El volumen mínimo de almacenamiento requerido es de 2.75
m³, compuesto por un tanque principal de 2.5 m³ y un tanque de 250 litros que aporta
altura y presión al sistema. El área de captación necesaria es de 81 m², mientras que el
menor nivel de agua en el tanque principal registrado durante el año es de 0.01 m³. Por

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Tesis II

121

otro lado, el día con mayor captación alcanzó los 10.65 m³, evidenciando la capacidad del
sistema para manejar variaciones significativas en la precipitación.

Aunque el sistema no presenta déficit teórico en este escenario, es crucial tener
precaución con el uso del agua, especialmente durante los períodos en que el nivel del
tanque principal se acerca a su capacidad mínima. Un mal manejo del recurso hídrico,
como el uso excesivo o no planificado, podría provocar un déficit en el sistema, afectando
su funcionalidad y la disponibilidad de agua en momentos críticos.

La siguiente gráfica ilustra la fluctuación de los niveles de agua en el tanque principal de
2.5  m³  a  lo  largo  del  año  2023.  En  ella  se  observa  cómo  el  sistema  responde  a  las
variaciones en la precipitación y la demanda diaria, mostrando los momentos en que el
nivel del tanque se acerca a su capacidad mínima de 0.01 m³. Esta representación es clave
para visualizar el comportamiento del sistema en términos de almacenamiento y resalta
la importancia de monitorear y gestionar  adecuadamente  el  recurso hídrico para  evitar
posibles  déficits,  especialmente  en  escenarios  donde  la  cantidad  de  días  lluviosos  es
menor y la disponibilidad de agua puede ser más vulnerable al mal uso.

Gráfico 15. Nivel de Tanque 2.5m³ - Quibdó - año 2023

Por lo tanto, además de implementar un diseño eficiente, se recomienda acompañar este
sistema con estrategias de sensibilización y educación para los usuarios sobre el uso
responsable del agua, asegurando su sostenibilidad y efectividad incluso en condiciones
climáticas adversas.

0.5

1.5

2.5

1/01

20/02

11/04

31/05

20/07

8/09

28/10

17/12

ive

l d

m³

día de lluvia

Nivel del Tanque 2.5m³ - Año 2023

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122

9.5.3. Escenario 2: Diseño de Sistema de Cosecha de Aguas Lluvias para

Vivienda Rural existente – caso de estudio Quibdó - Chocó

En este escenario, se realiza el análisis de la adaptación del sistema de cosecha de aguas
lluvias para una vivienda rural ya existente en el municipio de Quibdó, Chocó. Al igual
que  en  el  escenario  anterior,  el  desafío  radica  en  ajustar  los  sistemas  de  captación  y
almacenamiento  en  viviendas  preexistentes,  tomando  en  cuenta  las  limitaciones  de
espacio  y las infraestructuras  disponibles.  El análisis  se llevó a cabo considerando dos
años  representativos,  con  el  fin  de  evaluar  cómo  las  condiciones  climáticas  afectan  la
eficiencia del sistema de cosecha de aguas lluvias en viviendas existentes:

• Escenario con datos de precipitación del año más seco (2016): En este

escenario se analiza el año con la menor precipitación registrada en Quibdó, 2016,
con un total de 7,290.1 mm. A pesar de que esta cifra es  relativamente baja en
comparación con otros años en la región, sigue siendo suficiente para la cosecha
de aguas lluvias. Sin embargo, en este contexto, la adaptación del sistema debe
centrarse en la necesidad de incrementar tanto la superficie de captación como el
volumen  de  almacenamiento,  ya  que  la  cantidad  de  precipitación,  aunque
significativa, no es tan abundante como en años más lluviosos. La optimización
del  sistema,  en  este  caso,  se  enfoca  en  maximizar  la  eficiencia  en  los  días
lluviosos, aprovechando al máximo cada evento  de precipitación y  gestionando
adecuadamente  el  volumen  de  almacenamiento  necesario  para  asegurar  el
abastecimiento durante los períodos secos. Este escenario destaca la importancia
de equilibrar la captación de agua y el almacenamiento, evitando tanto la escasez
de agua durante los períodos secos como la sobrecapacidad de almacenamiento,
lo que implicaría costos adicionales y una posible afectación de la calidad del agua
almacenada.

El análisis realizado para el año 2016, el más seco en la serie histórica con un total de
7,290.1 mm de precipitación, revela las siguientes conclusiones para el diseño del
sistema de cosecha de aguas lluvias en viviendas rurales existentes en Quibdó:

Tabla 37. Resultados escenario 2. Quibdó con 4m³ - precipitación del año más seco (2016)

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente de escorrentía ( C )

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 de 2018)

80 l/hab*dìa

demanda diaria

0.32 m³/dia

demanda diaria ducha

0.08 m³/dia

área

63.59 m²

Resultados

Almacenamiento superior

0.25 m³

Almacenamiento inferior

4 m³

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Observación

El menor nivel de almacenamiento en el tanque es 0.23 m³, el
día con mayor captación es 9.74m³, el área mínima es 63.59
m² y el volumen de almacenamiento mínimo es 4.25 m³.

CUMPLE

Número de días de déficit

El análisis realizado para el año 2016, el más seco en la serie histórica con un total de
7,290.1 mm de precipitación, revela que, para garantizar que el sistema de cosecha de
aguas lluvias no presente déficit, se requiere un almacenamiento de 4 m³. Este tipo de
almacenamiento implica desafíos técnicos, ya que no existen tanques prefabricados
comerciales de esta capacidad, por lo que sería necesario construir un tanque in situ o
utilizar una combinación de dos tanques prefabricados de 2,000 litros cada uno. La
disposición sugerida para este diseño incluye un tanque de 4,000 litros en la parte baja
y un tanque adicional de 250 litros en una posición elevada para proporcionar altura
y presión al sistema, como se evidencia en la Ilustración 30. Corte Transversal
vivienda modificada - fuente propia 2024 (REVIT).

Tabla 38. Resultados escenario 2. Quibdó con 2.5m³ - precipitación del año más seco (2016)

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente de escorrentía ( C )

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 de 2018)

80 l/hab*dìa

demanda diaria

0.32 m³/dia

demanda diaria ducha

0.08 m³/dia

área

63.59 m²

Resultados

Almacenamiento superior

0.25 m³

Almacenamiento inferior

2.5 m³

Observación

El menor nivel de almacenamiento en el tanque es 0 m³, el
día con mayor captación es 9.74m³, el área mínima es 63.59
m² y el volumen de almacenamiento mínimo es 2.75 m³.

ALERTA DEFICIT

Número de días de déficit

Sin  embargo,  al  comparar  esta  configuración  con  un  diseño  optimizado  que  utiliza  un
tanque  comercial  estándar  de  2.5  m³,  se  encontró  que  este  último  genera  un  déficit  de
abastecimiento de agua de tan solo 5 días al año. Aunque esta alternativa presenta una
ligera  insuficiencia,  resulta  significativamente  más  viable,  ya  que  reduce  los  costos  al
eliminar la necesidad de construcción  in  situ, y mejora la calidad del  agua debido  a la
renovación más frecuente del almacenamiento. Para este sistema con almacenamiento de

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124

2.5 m³, también se requiere el uso de un tanque adicional de 250 litros en una posición
elevada para garantizar la presión del sistema.

El comportamiento de los niveles en el tanque se puede evidenciar en los gráficos Gráfico
16. Nivel de Tanque 2.5m³ - Quibdó - año 2016 y Gráfico 17. Nivel de Tanque 2.5m³ -
Quibdó - año 2016.

Gráfico 16. Nivel de Tanque 2.5m³ - Quibdó - año 2016

Gráfico 17. Nivel de Tanque 2.5m³ - Quibdó - año 2016

Dado que el déficit de 5 días es mínimo y puede ser gestionado mediante estrategias
complementarias como el uso racional del agua, se recomienda la implementación del
sistema con un tanque comercial de 2.5 m³ como la solución óptima. Este diseño balancea

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

1/01

20/02

10/04

30/05

19/07

7/09

27/10

16/12

el T

e m³

día del año

Nivel del Tanque (m³) - Año 2016- 4000 litros

0.5

1.5

2.5

1/01

20/02

10/04

30/05

19/07

7/09

27/10

16/12

el T

e m³

día del año

Nivel del Tanque (m³) - Año 2016- 2500 litros

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125

eficientemente  la  reducción  de  costos,  la  calidad  del  agua  y  las  necesidades  de  las
viviendas  rurales  en  Quibdó,  adaptándose  mejor  a  las  condiciones  locales.  En  este
análisis, el área de captación se mantiene fija, subrayando la importancia de optimizar el
almacenamiento  para  maximizar  la  eficacia  del  sistema  dentro  de  las  limitaciones
existentes.

• Escenario con datos del año con menor número de días lluviosos (2023): Este

escenario se basa en el año 2023, que registró el menor número de días lluviosos
en la serie histórica, con un total de 299 días de lluvia. Aunque la precipitación
total  de  este  año  fue  moderada,  la  distribución  desigual  de  las  lluvias  crea  un
desafío adicional para el diseño del sistema de cosecha. La menor frecuencia de
días lluviosos  implica que, aunque se presenta lluvia en días  específicos, no se
puede  confiar  en  una  captación  constante  de  agua.  En  este  caso,  es  necesario
aumentar tanto la superficie de captación  como el volumen de almacenamiento
para garantizar el  abastecimiento  continuo de agua durante los  días  secos. Este
escenario  es  crítico  debido  a  la  importancia  de  maximizar  la  eficiencia  en  la
captación y la necesidad de determinar un volumen adecuado de almacenamiento.
Sin embargo, como se analizó en capítulos anteriores, la optimización en este caso
debe  buscar  minimizar  el  volumen  de  almacenamiento  para  reducir  los  costos
asociados  y  mejorar  la  calidad  del  agua  almacenada,  evitando  la  acumulación
excesiva y los riesgos de contaminación.

Tabla 39. Resultados escenario 2. Quibdó con 3m³ - precipitación del año con menor número de días lluviosos (2023)

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente De Escorrentía ( C )

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 De 2018)

80 l/hab*dìa

Demanda Diaria

0.32 m³/día

Demanda Diaria Ducha

0.08 m³/día

Área

63.59 m²

Resultados

Almacenamiento superior

0.25 m³

Almacenamiento

3 m³

Observación

El menor nivel de almacenamiento en el tanque es 0.32347 m³, el
día con mayor captación es 8.36m³, el área mínima es 63.59 m² y
el volumen de almacenamiento mínimo es 3.25 m³.

CUMPLE

Número de días de déficit

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El  análisis  para  el  año  2023,  caracterizado  por  el  menor  número  de  días  lluviosos
registrados  (299  días),  demuestra  que  el  sistema  diseñado  es  altamente  efectivo  para
captar  y  almacenar  el  agua  necesaria  para  satisfacer  la  demanda  sin  generar  déficits
significativos.  En  este  escenario,  se  determinó  que,  para  evitar  cualquier  déficit  en  el
sistema, el volumen de almacenamiento requerido es de 3 m³. Sin embargo, este volumen
implica ciertos retos logísticos, ya que no existen tanques comerciales de 3 m³ disponibles
en  el  mercado.  Por  lo  tanto,  se  propone  utilizar  una  configuración  que  combine  dos
tanques  prefabricados:  uno  de  2  m³  y  otro  de  1  m³,  complementados  con  un  tanque
adicional de 250 litros que aporte altura y presión al sistema.

En cuanto al área de captación, esta se mantiene constante en el diseño, siendo suficiente
para proporcionar un aporte adecuado de agua durante los días de lluvia. La distribución
de los tanques también es clave para garantizar una presión adecuada en la red de
distribución, especialmente en las condiciones de menor disponibilidad hídrica.

Tabla 40. Resultados escenario 2. Quibdó con 2.5m³ - precipitación del año con menor número de días lluviosos

(2023)

Datos de entrada

Población

5 Hab

Coeficiente De Escorrentía ( C )

0.9 Cubierta en zinc

Dotación (Res 844 De 2018)

80 l/hab*dìa

Demanda Diaria

0.32 m³/día

Demanda Diaria Ducha

0.08 m³/día

Área

63.59 m²

Resultados

Almacenamiento superior

0.25 m³

Almacenamiento

2.5 m³

Observación

El menor nivel de almacenamiento en el tanque es 0 m³, el día
con mayor captación es 8.36m³, el área mínima es 63.59 m² y el
volumen de almacenamiento mínimo es 2.75 m³.

CUMPLE

Número de días de déficit

Adicionalmente, se exploró una alternativa más práctica y económica utilizando un
sistema con un volumen de almacenamiento total de 2.5 m³, un tamaño comercialmente
disponible. Los resultados indican que con esta capacidad se generaría un déficit de tan
solo 2 días a lo largo del año, lo que representa un rendimiento casi óptimo para el sistema.
Esta opción ofrece ventajas significativas en términos de costos y simplicidad de

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implementación, además de mejorar la calidad del agua al reducir los tiempos de
almacenamiento prolongado.

En este escenario, el diseño destaca la importancia de una gestión adecuada del recurso
hídrico. A pesar de que el sistema no presenta un déficit teórico en condiciones normales,
los niveles básicos del tanque combinados con un mal uso del agua podrían ocasionar
problemas de abastecimiento en el futuro. Por ello, es fundamental complementar el
sistema con estrategias de sensibilización y educación para garantizar un uso responsable
y eficiente del agua almacenada.

A continuación, se presentan las gráficas que ilustran el comportamiento de los niveles
de almacenamiento en los tanques con capacidades de 3 m³ y 2.5 m³,  respectivamente,
bajo  las  condiciones  del  año  con  menor  número  de  días  lluviosos  (2023).  Estas
representaciones  visuales  permiten  observar  las  fluctuaciones  diarias  de  los  niveles  de
agua en cada sistema, destacando los momentos críticos en los que el almacenamiento se
aproxima  a  los  límites  mínimos  y  máximos.  Además,  las  gráficas  ofrecen  un  análisis
comparativo  de  ambas  configuraciones,  evidenciando  cómo  el  sistema  de  3  m³  logra
evitar  déficits,  mientras  que  el  de  2.5  m³  presenta  ligeras  limitaciones  en  ciertos  días,
aunque se mantiene dentro de parámetros aceptables. Este análisis gráfico es esencial para
evaluar  la  viabilidad  técnica  y  económica  de  cada  opción  y  para  tomar  decisiones
informadas sobre su implementación.

Gráfico 18. Nivel de Tanque 3m³ - Quibdó - año 2023

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

1/01

20/02

11/04

31/05

20/07

8/09

28/10

17/12

ive

l d

m³

día de lluvia

Nivel del Tanque 3m³ - Año 2023

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Gráfico 19. Nivel de Tanque 2.5m³ - Quibdó - año 2023

0.5

1.5

2.5

1/01

20/02

11/04

31/05

20/07

8/09

28/10

17/12

ive

l d

m³

día de lluvia

Nivel del Tanque 2.5m³ - Año 2023

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129

10. CONCLUSIONES

Colombia,  gracias  a  su  ubicación  geográfica  privilegiada,  diversidad  de  relieve  y
variabilidad climática, presenta condiciones óptimas para la implementación de sistemas
alternativos  de  abastecimiento  de  agua,  apelando  también  a  la  abundancia  de  recursos
hídricos, con un valor de escorrentía significativamente superior al promedio mundial y
latinoamericano, posiciona al país como una región rica en fuentes de agua. Pese a esto
Colombia  presenta  deficiencias  importantes  en  la  cobertura  de  agua,  especialmente  en
comunidades rurales dispersas, generalmente por inviabilidad técnica y económica para
la prestación del servicio de acueducto convencional.

El  departamento  del  Chocó  en  el  pacífico  colombiano,  con  registros  de  precipitación
anual que han alcanzado los 10000 mm, se destaca como áreas especialmente propicias
para la implementación de tecnologías de cosecha de aguas lluvias. Estos altos niveles de
precipitación, junto con el carácter tropical y húmedo del clima, crean condiciones ideales
para la captación y almacenamiento sostenible del agua de lluvia como una fuente viable
de  abastecimiento  de  agua  potable.  En  este  contexto,  se  destaca  la  importancia  de
considerar  las  tecnologías  de  cosecha  de  aguas  lluvias  como  una  estrategia  efectiva  y
sostenible  para  mejorar  la  disponibilidad  en  este  departamento  del  país.  La
implementación  de  estos  sistemas  podría  contribuir  significativamente  a  la  gestión
sostenible  de  los  recursos  hídricos,  especialmente  en  áreas  con  altas  y  constantes
precipitaciones anuales, ofreciendo una solución adaptada a las condiciones climáticas y
geográficas únicas de la nación.

Así las cosas, luego de analizar detalladamente las tecnologías de cosecha de aguas lluvias
para zonas rurales con alta precipitación, se destaca la importancia de considerar aspectos
técnicos, económicos y sociales. La viabilidad de estos sistemas depende de la adecuada
planificación basada en datos de oferta y demanda de agua, así como de una inversión
económica que asegure la implementación adecuada de la tecnología no convencional de
abastecimiento en zonas rurales dispersas de Colombia que tengan altos niveles de
precipitación en cantidad y en frecuencia. La participación activa de la comunidad y la
evaluación precisa de costos totales son elementos clave para garantizar el éxito y la
sostenibilidad de estos proyectos en áreas rurales específicas.

A  través  del  análisis  detallado  de  los  casos  de  estudio  en  los  municipios  de  Quibdó  e
Istmina, se concluye que estas regiones son altamente aptas para la implementación de
tecnologías de cosecha de aguas lluvias debido a sus condiciones climáticas favorables,
caracterizadas por un alto nivel de precipitación y una frecuencia de lluvias que supera
los promedios nacionales. Estas condiciones permiten una captación eficiente del recurso
hídrico,  lo  que  convierte  a  la  cosecha  de  aguas  lluvias  en  una  alternativa  viable  para
mejorar  el  acceso  al  agua  potable  en  zonas  rurales  dispersas,  donde  los  sistemas  de
abastecimiento convencionales no son prácticos ni económicamente factibles.

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130

La tecnología de cosecha de agua de lluvia se muestra altamente valiosa, especialmente
en contextos donde el acceso a sistemas de abastecimiento tradicionales resulta inviable,
ya que ofrece soluciones individuales que permiten llegar a las zonas más alejadas y de
difícil acceso, en las que la construcción de sistemas convencionales no es una alternativa
práctica.

Desde el punto de vista técnico, los sistemas de cosecha de agua son viables, ya que las
condiciones climáticas del departamento del Chocó, con una elevada cantidad de
precipitaciones y días lluviosos, favorecen la implementación de estos sistemas. Además,
desde una perspectiva económica, la viabilidad es evidente, dado que la tecnología utiliza
elementos que ya forman parte de una vivienda rural estándar, como el techo, las tuberías
y los bajantes. Esto reduce los costos, haciendo que el sistema sea accesible, dado que se
plantea un diseño basado en la reutilización de los componentes naturales de la vivienda
para acceder al recurso hídrico.

En cuanto a la calidad del agua, se concluyó que solo es necesario potabilizar la pequeña
cantidad destinada al consumo humano. Tras analizar diversas alternativas y desarrollar
una  matriz  multicriterio  que  evaluara  la  eficiencia  técnica,  la  viabilidad  económica,  la
aceptación  comunitaria  y  el  cumplimiento  del  marco  normativo,  se  propone  el  uso  de
filtros  de arcilla impregnados  con plata coloidal  como  la opción  más adecuada para la
potabilización. Este filtro, de bajo costo y con una durabilidad superior a los dos años,
puede  ser  fabricado  por  las  comunidades  locales,  lo  que  refuerza  la  sostenibilidad  del
sistema a largo plazo. Además, este tipo de filtro es capaz de eliminar los contaminantes
presentes  en  las  aguas  lluvias,  lo  que  lo  hace  especialmente  adecuado  para  entornos
rurales.

En  Colombia,  la  gestión  del  recurso  hídrico  está  respaldada  por  un  marco  normativo
amplio  y  detallado,  que  asegura  tanto  la  calidad  del  agua  como  su  disponibilidad  en
diversas  regiones  del  país.  Para  el  desarrollo  de  esta  investigación,  se  ha  centrado  la
atención en la Resolución 844 de 2018 del Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio
(MVCT), que establece los requisitos técnicos para los proyectos de agua y saneamiento
en zonas rurales.

A lo largo de la investigación, se revisaron diversas normativas clave, como el Decreto
1541 de 1978 sobre la propiedad del agua, la Ley 142 de 1994 sobre servicios públicos,
y la Resolución 2115 de 2007 sobre la calidad del agua. También se analizaron sentencias
y jurisprudencia que refuerzan el agua como un derecho fundamental, así como los
reglamentos técnicos relevantes, como la Resolución 330 de 2017 y la Resolución 799 de
2021. Sin embargo, la Resolución 844 de 2018 fue la base normativa más relevante para
guiar los requisitos técnicos de los proyectos de cosecha de agua de lluvia en las zonas
rurales.

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Este  marco  normativo  subraya  la  importancia  del  acceso  al  agua  como  un  derecho
humano fundamental, y aunque la cosecha de aguas lluvias es utilizada principalmente
para  consumo  no  potable  en  países  como  Estados  Unidos,  la  Unión  Europea,  Brasil  y
Australia, en Colombia se reconoce su potencial para mejorar el acceso al agua en zonas
rurales dispersas. A través de la implementación de sistemas adecuados de recolección y
potabilización, y con el cumplimiento de los requisitos establecidos en la normativa, se
puede  garantizar  que  este  recurso  tan  valioso  sea  accesible  de  manera  eficiente  y
sostenible.

La metodología para el diseño de sistemas de cosecha de agua de lluvia emplea
ecuaciones bien establecidas en la comunidad técnica y científica, como las ecuaciones
de dotación de agua, balances hídricos y precipitación promedio mensual. Sin embargo,
se organiza en un proceso metodológico detallado que proporciona un paso a paso para
llegar a un diseño óptimo. Dado que se trata de una tecnología individual, no existe un
resultado único y preciso; por lo tanto, el criterio del diseñador juega un papel
fundamental en la implementación del diseño más adecuado.

Para aplicar y entender esta metodología, se desarrollaron dos casos de estudio: Istmina,
en la cuenca del río San Juan, y Quibdó, capital del departamento del Chocó. Se utilizó
como parámetro la vivienda de interés rural del Ministerio de Vivienda, con algunas
modificaciones pertinentes para el caso de estudio. Esta metodología ofrece una
estimación precisa, especialmente cuando se dispone de una mayor cantidad de datos. En
la literatura y en los documentos técnicos se recomienda contar con al menos 10 años de
datos de precipitación diaria, ya que entre más información se tenga, más preciso será el
diseño.

A través de los estudios, se comprendió que, aunque parezca lógico que la cantidad de
precipitación es el factor más importante, lo que realmente determina las circunstancias
más críticas es la frecuencia de los días lluviosos. Por lo tanto, para un diseño adecuado,
se debe considerar el año con menor cantidad de lluvia total y el menor número de días
lluviosos, ya que estos son los escenarios más desafiantes para garantizar un
abastecimiento constante de agua.

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11. RECOMENDACIONES

En  el  desarrollo  de  esta  investigación,  se  identificó  una  brecha  significativa  en  la
búsqueda de soluciones que aborden el acceso al agua potable de manera efectiva a gran
escala. Si bien se han investigado numerosas tecnologías para la recolección y tratamiento
del  agua,  muchas  de  ellas  aún  no  han  llegado  a  las  comunidades  rurales  de  manera
efectiva.  En  este  sentido,  se  observa  que  existe  un  nicho  particularmente  inexplorado
dentro  del  contexto  rural,  donde  las  condiciones  climáticas,  sociales  y  culturales  son
distintas a las de las áreas urbanas. Aunque investigaciones previas han sido realizadas
por importantes instituciones, como la Universidad de los Andes, la aplicación de estas
tecnologías en las comunidades rurales sigue siendo un desafío no resuelto.

Por  tanto,  es  fundamental  que  se  continúen  revisando  y  adaptando  soluciones  para
diferentes  contextos  rurales.  Esto  implica  un  enfoque  flexible  y  contextualizado,  que
considere  las  diversas  condiciones  climáticas,  las  costumbres  locales,  y  las
particularidades  de  cada  región  para  garantizar  la  viabilidad  y  la  aceptación  de  las
tecnologías en el terreno.

Es  crucial  asegurar  la  participación  activa  de  las  comunidades  rurales  en  la
implementación de soluciones alternativas de abastecimiento de agua potable, como los
sistemas de cosecha de agua de lluvia, ya que la capacitación en el uso y mantenimiento
de estas tecnologías garantizará su sostenibilidad a largo plazo. Además, involucrar a las
comunidades desde la fase de diseño permitirá que las soluciones propuestas se ajusten
mejor a sus necesidades y costumbres, lo que incrementará la aceptación y eficacia del
proyecto.  Es  igualmente  importante  que  las  políticas  públicas,  a  pesar  de  los  avances
significativos realizados por el Estado, se alineen con las realidades de las zonas rurales
y  fomenten  la  adopción  de  tecnologías  apropiadas.  Esto  debe  ir  acompañado  de  un
financiamiento adecuado para la implementación de estos sistemas en áreas con recursos
limitados, lo que facilitará el acceso de las comunidades rurales a soluciones sostenibles
de agua potable.

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