Depósito y disposición para el aprovechamiento de aguas pluviales sin bombeo ni consumo de energía

SECTOR DE LA TÉCNICA

La invención del presente documento se encuadra dentro del sector del diseño de sistemas de captación de aguas pluviales. El objetivo es optimizar la reutilización de aguas pluviales para su posterior uso en inodoros o urinarios, minimizando el consumo de energía requerido en los habituales sistemas con bombeo desde depósitos enterrados.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La directiva 2010/31/EU del Parlamento Europeo y del Consejo, conocida coloquialmente como la directiva nZEB (nearly Zero Energy Building), obliga a los Estados miembros de la Unión Europea a que, desde finales de 2020, todos los edificios nuevos sean edificios de consumo de energía casi nulo, por lo menos.

Además, el Acuerdo de París, dentro del Convenio Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), también debe contribuir a que el resto de los Estados del mundo que lo suscriban, tomen medidas para evitar el calentamiento global.

Para conseguirlo, una de las necesidades es reducir la demanda energética. El mejor ahorro de consumo energético es aquel que no se produce.

En base a esta premisa, se ha observado que la concepción de los sistemas de aprovechamiento de aguas pluviales actuales para uso en inodoros y urinarios es optimizable energéticamente en algunas situaciones.

En ellos, el agua se capta en zonas elevadas del edificio, se conduce por gravedad hacia las cotas más inferiores de dicho edificio, para posteriormente ser elevada mediante bombeo a cotas intermedias, por donde ya había circulado el agua durante su captación.

La invención que se presenta a continuación pretende eliminar esta necesidad de consumo energético, sacando partido de la energía potencial que tiene el agua de lluvia en sus puntos de captación.

En cuanto al estado de la técnica actual, son de destacar, a título enunciativo y no limitativo, los siguientes documentos de protección de la actividad inventiva: - ES1015975U: “Dispositivo para recuperación de aguas pluviales’

- ES1073766U: “Dispositivo para la recogida de aguas pluviales”

- ES1264941 U: “Sistema de filtrado de agua de lluvia dispuesto en una bajante”

- ES2241564T3: “Dispositivo de evacuación de las aguas pluviales de caudal regulado”

- ES2534002T3: “Dispositivo y método para filtrar aguas pluviales”

- ES2729878T3: “Dispositivo para filtrar aguas pluviales”

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Considérese un edificio que contiene aseos con inodoros y/o urinarios en uno o más niveles, y que sobre cada uno de estos aseos se instala un depósito de aguas pluviales.

Estos depósitos están conectados en cascada de manera que el rebosadero de salida de depósito superior está conectado a la entrada de agua de lluvia del siguiente deposito, a excepción del último depósito cuyo rebosadero de salida está conectado a la red de evacuación del edificio.

En el origen de la instalación, uno o varios sumideros instalados en una cubierta o en canalones, disponen de un elemento protector que evite el paso de los sólidos que el agua de lluvia pudiera arrastrar (hojas, grava, colillas, etc.), según el tipo de cubierta y su entorno: si es transitable o no es transitable, si tiene gravas o no, etc.

La salida de los sumideros se conduce hacia un filtro autolimpiante instalado aguas arriba del depósito situado en la cota más elevada dentro del edificio. El filtro dispone de un tamiz para filtrar las partículas más pequeñas, para conseguir que el agua de lluvia que llegue al depósito, sea apta para el uso en inodoros y urinarios.

Los depósitos disponen de las siguientes conexiones: una entrada de agua de lluvia; una entrada de agua a presión para llenado automático en caso de no disponer de agua de lluvia; una salida de descarga hacia inodoros y urinarios; una salida por rebose, para conducir el excedente de agua de lluvia hacia el depósito situado inmediatamente a continuación, a una cota inferior; una salida por rebose de emergencia; una salida para vaciar el depósito.

Además, el depósito también dispone de orificios pre-troquelados para la conexión del control de nivel, para la conexión de una válvula de aireación si fuera necesaria, para la conexión de un posible sistema externo de tratamiento (biológico o químico), u otra necesidad que pudiera considerarse.

En la entrada del depósito a más altura, se conectará la tubería procedente del filtro autolimpiante. En las entradas del resto de depósitos, se conectarán las tuberías procedentes de la salida de cada depósito inmediatamente superior.

Finalmente, para evacuar el excedente de agua del último depósito, podrán conectarse a la red de evacuación de aguas pluviales el rebosadero de salida, el rebosadero de emergencia, o ambos.

Al inicio de la lluvia, se irá llenando inicialmente el depósito situado a más altura. Cuando el agua empiece a rebosar por la tubería de salida, empezará a llenarse el depósito inmediatamente inferior. Y así sucesivamente, hasta que el último depósito vierta el exceso de agua a la red de evacuación de aguas pluviales.

Estos depósitos actuarán a modo de cisterna común de los inodoros y urinarios correspondientes, y se irán vaciando a medida que se haga uso de los aparatos sanitarios conectados a cada uno de ellos.

Los depósitos disponen de un control de nivel ajustable para asegurar que siempre haya agua disponible. Al llegar al nivel mínimo, el control de nivel abrirá la electroválvula para que entre el agua del circuito de llenado a presión, y cerrará la electroválvula cuando se alcance el nivel máximo.

El sistema de llenado y la descarga de cada depósito podrá disponer a su vez de un bypass manual normalmente cerrado, por si fuera necesario dejar fuera de servicio el depósito (siempre y cuando los mecanismos de los aparatos sanitarios sean aptos para trabajar a la presión de la red de llenado).

Los rebosaderos de emergencia deberán conectarse a un bajante de aguas ventilado, intercalando previamente un sifón para evitar el retorno de olores de la red de evacuación de aguas pluviales, y un venteo para evitar el vaciado del sifón.

A este bajante de aguas ventilado también se conectarán las tuberías de los vaciados y la salida de residuos del filtro autolimpiante, y se conducirá a la red de evacuación de aguas pluviales.

Si el sistema de captación no es sifónico, también deben conectarse a un bajante de aguas ventilado las tuberías de salida de los sumideros. En las instalaciones donde al menos uno de los rebosaderos de emergencia no tenga cota suficiente para conectarse a la red de evacuación por gravedad del edificio, deberá preverse un pozo de bombeo, y un bajante de aguas ventilado independiente que conduzca el agua vertida por rebosaderos de emergencia y vaciados que no pueda ser evacuada por gravedad.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para completar la descripción que se está realizando, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1 - Esquema de la instalación con dos niveles de acumulación.

Figura 2 - Vista en alzado frontal del depósito.

Figura 3 - Vista en planta del depósito.

Figura 4 - Vista en alzado lateral del depósito.

Figura 5 - Vista en sección de la planta del depósito.

Figura 6.- Vista en sección longitudinal del depósito.

Figura 7.- Detalle de la junta de estanqueidad.

LISTADO DE REFERENCIAS

1- Sumideros

2- Cubierta

3- Elemento protector

4- Filtro autolimpiante

5- Depósito

6- Rebosadero de salida

7- bajante de agua ventilado

8- Rebosadero de emergencia - orificio de vaciado

10- red de evacuación

11- control de nivel

12- electroválvula de llenado

13- tubería de llenado

14- Tapa deposito

15- Sanitários

16- Bisagras

17- Sifón

18- Anclajes candado

19- Junta EPDM

20- Orificios pre-troquelados

21- Lateral depósito

22- Base del depósito

23- Entrada agua de lluvia

23a- Tramo curvo

23b- T ramo recto

24- Venteo

25- Tubería de descarga

26- Válvula de descarga

27- Anclajes de posición

28- Bypass manual de llenado automático REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Como criterio general, la instalación deberá cumplir con los requisitos y condicionantes indicados en la norma UNE-EN 16941-1 , o la norma equivalente vigente.

Los sumideros (1) o puntos de captación deben tener un elemento protector (3) que evite el paso de partículas sólidas, que por el tipo de cubierta (2) pudieran preverse. Típicamente, debería evitarse el paso de colillas de cigarros, o grava cuya dimensión menor sea como mínimo de 16 mm.

El filtro autolimpiante (4) (o conjunto de filtros en serie) se instalará preferentemente en la bajante, y deberá impedir el paso de partículas sólidas de diámetro mayor a 1 mm.

El depósito (5) se construirá mediante conformado por fusión y molde, preferentemente de material plástico 100% reciclable, con forma general de ortoedro sin perjuicio de que sus caras no sean lisas por razones de rigidez estructural. La forma de ortoedro permite minimizar el espacio y volumen de instalación requerido para una misma capacidad útil, optimización de transporte y fijación, y facilidad para instalar tuberías o accesorios en el interior si fuera necesario.

Su tapa (14) será grande para poder realizar con facilidad tareas de mantenimiento y limpieza del interior del depósito, será abatióle con al menos dos bisagras (16) en el lado largo más cercano al orificio de vaciado (9), tendrá anclajes (18) para poder usar candados, y dispondrá de junta continua de caucho de etileno propileno dieno EPDM (19) que asegure la estanqueidad entre tapa y depósito en todo el perímetro del registro.

Todas las conexiones hidráulicas estarán en el mismo lateral (21) del depósito para facilitar su instalación, dejando tres de las cuatro caras sin necesidad de acceso, y el fondo también completamente libre para que pueda apoyarse sin dificultad sobre cualquier superficie plana resistente.

En la parte superior, dispondrá unos orificios pre-troquelados (20), que permitan instalar válvulas de aireación, sondas de nivel, medidores de nivel in situ, prensaestopas o racores para el paso de cables, o tuberías para tratamiento químico o biológico, por ejemplo. También dispondrá de anclajes de posición (27) que permitan fijar su posición respecto cerramientos cercanos y/o superficie de apoyo.

Al menos interiormente, la base del depósito (22) deberá tener pendiente a dos aguas, situando el punto bajo junto al orificio de vaciado (9), y el punto alto en la esquina opuesta. Las conexiones del tubo de entrada de agua de lluvia (23), del rebosadero de salida (6) a otro depósito (5) y del rebosadero de emergencia (8) que está conectado al bajante de agua ventilado (7), se han previsto con bridas por dos motivos: para poder adaptar fácilmente los diámetros de tuberías en función de los caudales, velocidades y sección útil de las tuberías, y para permitir fácilmente la instalación de un bypass entre la entrada de agua pluvial y la salida a depósito inferior, cuando fuera necesario porque deba cambiarse el depósito, o simplemente porque éste se instale en una fecha posterior a la puesta en servicio de la instalación.

En las conexiones de la tubería de llenado (13), orificio de vaciado (9), y tubería de descarga (25) hacia aparatos sanitarios (15), las conexiones se han previsto lisas, para que el usuario pueda elegir entre unión embridada o roscada.

La entrada de agua de lluvia (23) será conducida con una curva (23a) y un tramo recto (23b) en el interior del depósito (5), que desemboque por debajo del nivel mínimo de llenado. La finalidad es evitar transmisión de olores, evitar perturbaciones en los posibles residuos de la superficie del agua, y minimizar las turbulencias dentro del depósito que puedan afectar al control de nivel.

La separación entre el final del tramo recto (23b) y la base del depósito (22) deberá ser suficiente para garantizar el caudal nominal de entrada.

El nivel mínimo de llenado, determinado por la generatriz interior inferior de la tubería de descarga (25), deberá quedar unos cm por encima del final del tramo recto (23b) para asegurar que se mantiene el sifonado entre depósitos.

La tubería de llenado (13) deberá quedar al menos unos cm por encima del nivel mínimo de agua, para facilitar la comprobación visual del funcionamiento del sistema de llenado.

Las conexiones de entrada de agua de lluvia (23) y del rebosadero de emergencia (8) quedarán lo más altas posibles que permitan los condicionantes de fabricación del depósito. En el primer caso, para mantener la tubería previa a la entrada libre de agua estancada; en el segundo caso, para maximizar la capacidad útil del depósito respecto al volumen total.

La generatriz inferior del rebosadero de emergencia (8) coincidirá con el nivel correspondiente al 70% de llenado del rebosadero de salida (6) hacia el depósito inferior, para evitar que ésta última entre en carga, y trabaje en régimen turbulento.

Cuando el sifón (17) se instale tras el rebosadero de emergencia (8), se deberá prever el venteo (24) entre sifón y depósito; cuando se instale dentro del depósito, se deberá prever una válvula de aireación en el depósito.

La posición relativa entre conexiones de tuberías sobre cuál está más cercana al fondo o cuál está más cercana al frontal, no afecta al funcionamiento del depósito. La ubicación planteada en las figuras responde a criterios de mantenimiento y facilidad de instalación.

El control de nivel (11) de cada depósito (5), independientemente de si hay un controlador por depósito o un controlador para varios depósitos, será ajustable individualmente para optimizar su funcionamiento según las necesidades y actúa sobre la electroválvula de llenado (12).

Tanto por el diferente uso de inodoros y/o urinarios conectados en cada caso, como por el decalaje en el llenado con agua de lluvia que siempre existirá entre los depósitos, debido a que hasta que no se llene el primero, no empezará a llenarse el segundo, y así sucesivamente hasta el depósito situado en el nivel más bajo.

El orificio de la tubería de descarga (25) hacia los aparatos sanitarios (15) deberá estar unos cm por encima de la base, para evitar arrastrar los posibles sedimentos del agua almacenada hacia las tuberías que los abastecen, y la válvula de la descarga (26) deberá ser de sección de paso total, para minimizar la concentración de partículas residuales con el paso del tiempo.

Las tuberías de ambas redes de saneamiento y abastecimiento serán preferentemente de materiales reciclables como el Polipropileno (PP) o Polietileno (PE).

Tanto el número de sumideros (1) que son conducidos a los depósitos (5), como los diámetros de las tuberías de la instalación y el caudal admisible por los filtros, deben calcularse según los condicionantes del proyecto: superficies de recogida, pluviometría, ubicación de depósitos, trazados de tuberías, etc.

La ficha técnica de cada depósito deberá indicar el caudal máximo por rebose que admitiría cada diámetro de salida dentro de los rangos admisibles. Esto permitirá al diseñador de la instalación determinar el caudal máximo de aportación de agua de lluvia a los depósitos.

Las salidas de agua siempre deberán considerarse por gravedad y con un uso parcial de la sección de la tubería, mientras que la entrada podría proceder de un sistema sifónico, con grandes velocidades y uso completo de la sección de la tubería.

Al bajante de agua ventilado (7) se conectarán las tuberías de los vaciados y la salida de residuos del filtro autolimpiante (4), y se conducirá a la red de evacuación de aguas pluviales (10).

El sistema de llenado y la descarga de cada depósito (5) dispone de un bypass manual de llenado automático (28) normalmente cerrado, por si fuera necesario dejar fuera de servicio el depósito (siempre y cuando los mecanismos de los aparatos sanitarios sean aptos para trabajar a la presión de la red de llenado).