Prototipo Conceptual de Infraestructura Verde y Azul para la Gestión del Agua Pluvial en Viviendas de Zonas Semiáridas
DOI:
https://doi.org/10.56845/rebs.v8i2.669Palabras clave:
soluciones basadas en la naturaleza, captación de agua pluvial, gestión descentralizada del aguaResumen
Este trabajo presenta el diseño conceptual de un prototipo de infraestructura verde y azul (IVyA) enfocado en la captación, tratamiento y almacenamiento descentralizado de agua pluvial en viviendas urbanas ubicadas en zonas semiáridas. La propuesta surge como una estrategia de adaptación frente a la escasez hídrica, considerando el bajo rendimiento de los sistemas convencionales de abastecimiento en contextos de alta vulnerabilidad. El sistema IVyA integra dos estrategias complementarias: la captación directa desde la azotea y la recolección de escorrentía superficial generada en banquetas impermeables, la cual es conducida a través de un pavimento permeable hacia una celda de biorretención compuesta por vegetación (vetiver) y agregado reciclado de construcción. Esta configuración permite conducir, filtrar y almacenar agua de escorrentía para su uso posterior. Para su dimensionamiento, se emplearon datos climáticos locales y un balance hídrico preliminar, con el fin de estimar los volúmenes de escurrimiento superficial, infiltración en las capas del sistema y almacenamiento potencial. El diseño se aplicó a una vivienda tipo con una superficie de azotea de 39.2 m² y una dotación diaria de 724.9 litros (considerando cinco habitantes y el uso de dispositivos ahorradores). Los resultados indican que, durante eventos representativos de lluvia, el volumen captado permite cubrir parcialmente esta dotación por al menos un día, lo que demuestra la viabilidad hidráulica del sistema en entornos urbanos con espacio limitado. Cabe mencionar que el balance hídrico no consideró pérdidas por evaporación ni evapotranspiración, ya que el objetivo fue realizar una estimación preliminar orientada al dimensionamiento conceptual. Se concluye que el prototipo IVyA representa una alternativa viable y sostenible para el aprovechamiento del agua pluvial en viviendas con espacio reducido y acceso limitado a fuentes convencionales, y contribuye así a la economía circular del agua.
Citas
Aguirre-Álvarez, E., Lizárraga-Mendiola, L., Coronel-Olivares, C., Tavizón-Pozos, J. A., & Vázquez-Rodríguez, G. A. (2024). Performance of construction and demolition waste coupled with selected vascular plants to treat gray water in nature-based solutions. Waste and Biomass Valorization, 15, 5463–5473. https://doi.org/10.1007/s12649-024-02510-7
Anaya-Garduño, M. (2011). Captación del agua de lluvia: solución caída del cielo. Biblioteca Básica de Agricultura.
Anderson, A. R., Hunt, W. F., & Smolek, A. P. (2013). Water quality and hydrologic performance of a permeable pavement-modular bioretention treatment train and a stormwater filter box in Fayetteville, North Carolina. World Environmental and Water Resources Congress 2013: Showcasing the Future, 3042–3049. https://doi.org/10.1061/9780784412947.296
Beemkumar, N., & Mathews, J. A. (2015). Energy and water consumption analysis of washing process in a fully automatic washing machine. International Journal of Applied Engineering Research, 10(11), 10341–10344.
Bigurra-Alzati, C. A., Ortiz-Gómez, R., Vázquez-Rodríguez, G. A., López-León, L. D., & Lizárraga-Mendiola, L. (2021). Water conservation and green infrastructure adaptations to reduce water scarcity for residential areas with semi-arid climate: Mineral de la Reforma, Mexico. Water, 13(1), 45. https://doi.org/10.3390/w13010045
Brown, R. A., Skaggs, R. W., Hunt, W. F., & Bean, Z. E. (2012). Hydrologic performance of a permeable pavement–bioretention system in North Carolina, USA. Water Science and Technology, 66(7), 1475–1485. https://doi.org/10.2166/wst.2012.341
Carril-Ferreira, J., Costa dos Santos, D., & Campos, L. C. (2024). Blue-green infrastructure in view of integrated urban water management: A novel assessment of an effectiveness index. Water Research, 257, 121658. https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121658
Crouch, M. L., Jacobs, H. E., & Speight, V. L. (2021). Defining domestic water consumption based on personal water use activities. Journal of Water Supply: Research and Technology – AQUA, 70(7), 1002–1011. https://doi.org/10.2166/aqua.2021.056
Devkota, J., Schlachter, H. E., & Apul, D. S. (2015). Life cycle-based evaluation of harvested rainwater use in toilets and for irrigation. Journal of Cleaner Production, 95, 311–321. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.01.134
Dobroski, K. (2016). Exploring feasible domestic water conservation practices. Washington College. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.3666.8404
Fletcher, T. D., Shuster, W., Hunt, W. F., Ashley, R., Butler, D., Arthur, S., & Viklander, M. (2015). SUDS, LID, BMPs, WSUD and more – the evolution and application of terminology surrounding urban drainage. Urban Water Journal, 12(7), 525–542. https://doi.org/10.1080/1573062X.2014.916314
Gregory, A. J. (2021). Green stormwater infrastructure for the town of Maynard, MA. Sustainability Science Working Papers (No. 1). University of Massachusetts Amherst.
Ismail, A., Shalaby, A.-F., & Khedr, A. (2024). Residential water consumption patterns: a theoretical review. Environmental Research, Engineering and Management, 80(3), 251–267. https://doi.org/10.5755/j01.erem.80.3.3687
Kasprzyk, M., Szpakowski, W., Poznańska, E., Boogaard, F. C., Bobkowska, K., & Gajewska, M. (2022). Technical solutions and benefits of introducing rain gardens – Gdańsk case study. Science of the Total Environment, 835, 155487. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.155487
Kenway, S. J., Scheidegger, R., & Bader, H.-P. (2019). Dynamic simulation of showers to understand water-related energy in households. Energy and Buildings, 192, 45–62. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2019.03.008
Kordana, S., Styś, D., & Dziopak, J. (2014). Rationalization of water and energy consumption in shower systems of single-family dwelling houses. Journal of Cleaner Production, 82, 58–69. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.06.078
Liu, W., Feng, Q., Chen, W., & Ravinesh, C. (2020). Stormwater runoff and pollution retention performances of permeable pavements and the effects of structural factors. Environmental Science and Pollution Research, 27, 30831–30843. https://doi.org/10.1007/s11356-020-09220-2
Lizárraga-Mendiola, L., Vázquez-Rodríguez, G., Blanco-Piñón, A., Rangel-Martínez, Y., & González-Sandoval, M. (2015). Estimating the rainwater potential per household in an urban area: case study in Central Mexico. Water, 7(9), 4622–4637. https://doi.org/10.3390/w7094622
Lluch-Cota, S. E., Velázquez-Zapata, J. A., & Nieto-Delgado, C. (2022). Agricultura, agua y cambio climático en zonas áridas de México. Recursos Naturales y Sociedad, 8(2), 35–47. https://doi.org/10.18846/renaysoc.2022.08.08.02.0004
Makki, A. A., Stewart, R. A., Panuwatwanich, K., & Beal, C. (2013). Revealing the determinants of shower water end use consumption: enabling better targeted urban water conservation strategies. Journal of Cleaner Production, 60, 129–146. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2011.08.007
Otsuka, M., Kouno, S., & Sugimoto, R. (2013). An experimental study on the water-saving effect of water-saving single-lever kitchen faucets. Journal of Environmental Engineering (Transactions of AIJ), 78(692), 757–763. https://doi.org/10.3130/aije.78.757
Pakula, C., & Stamminger, R. (2009). Electricity and water consumption for laundry washing by washing machine worldwide. Energy Efficiency, 3(4), 365–382. https://doi.org/10.1007/s12053-009-9072-8
Pavlou, P. V., Filippou, S., Solonos, S., Vrachimis, S. G., Malialis, K., Eliades, D. G., Theocarides, T., & Polycarpou, M. M. (2024). Monitoring domestic water consumption: a comparative study of model-based and data-driven end-use classification methods. Journal of Hydroinformatics, 26(4), 709–726. https://doi.org/10.2166/hydro.2024.120
Ramírez-Escobar, C. A., & Buriticá-Arboleda, C. I. (2021). Prototipo de cosecha inteligente de agua lluvia para mejorar la eficiencia energética residencial en Bogotá. Tecnura, 25(69), 171–195. https://doi.org/10.14483/22487638.17975
Rosas-Flores, J. A., & Morillón-Gálvez, D. (2010). What goes up: recent trends in Mexican residential energy use. Energy, 35(6), 2596–2602. https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.01.015
Sadr, S. M. K., Memon, F. A., Jain, A., Gulati, S., Duncan, A. P., Hussein, W., Savić, D. A., & Butler, D. (2016). An analysis of domestic water consumption in Jaipur, India. British Journal of Environment & Climate Change, 6(2), 97–115. https://doi.org/10.9734/BJECC/2016/23727
Shan, Y., Yang, L., Perren, K., & Zhang, Y. (2015). Household water consumption: insight from a survey in Greece and Poland. Procedia Engineering, 119, 1409–1418. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.1001
Tirpak, R. A., Winston, R. J., Simpson, I. M., Dorsey, J. D., Grimm, A. G., Pieschek, R. L., Petrovskis, E. A., & Carpenter, D. D. (2021). Hydrologic impacts of retrofitted low impact development in a commercial parking lot. Journal of Hydrology, 592, 125773. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125773
Vázquez-Rodríguez, G. A., Zúñiga-Estrada, M. A., & Ortiz-Hernández, J. E. (2024). Blue and green infrastructure: history and experiences in Mexico and the arid and semi-arid global south. In Sustainable spaces in arid and semiarid zones of Mexico (pp. 69–89). Springer International Publishing.
Wilkes, C. R., Mason, A. D., & Hern, S. C. (2005). Probability distributions for showering and bathing water-use behavior for various US subpopulations. Risk Analysis, 25(2), 317–337. https://doi.org/10.1111/j.1539-6924.2005.00592.x
Willis, R. M., Stewart, R. A., Panuwatwanich, K., Jones, S., & Kyriakides, A. (2010). Alarming visual display monitors affecting shower end use water and energy conservation in Australian residential households. Resources, Conservation & Recycling, 54(12), 1117–1127. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2010.03.004
Zúñiga-Estrada, M. A., Lizárraga-Mendiola, L., Ramírez-Cardona, M., & Vázquez-Rodríguez, G. A. (2024). Biomineralization of urban runoff pollutants in bioretention cells adapted to hot semi-arid climates. Earth Systems and Environment, 8, 1699–1711. https://doi.org/10.1007/s41748-024-00487-w
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2026 Dina Margarita Olmedo-Martínez, Carlos Alfredo Bigurra-Alzati, Liliana Lizárraga-Mendiola, Omar Salvador Areu-Rangel, Marcelino Antonio Zúñiga-Estrada, Claudia Coronel-Olivares, Gabriela A. Vázquez-Rodríguez

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Asociación Latinoamericana de Desarrollo Sustentable y Energías Renovables A. C.