1.9: Uso del agua

Es increíble para qué se utiliza el agua y cuánto se usa a diario. Tendemos a no pensar en todas las actividades diarias que hacemos que requieren el uso del agua. Encendemos el grifo por la mañana sin pensarlo mucho. Lavamos el inodoro, hacemos café y nos regamos sin tener en cuenta dónde o cómo sale el agua de nuestro grifo. Si pensamos en los usos simples y obvios del agua, podríamos enumerar lavarnos la cara y las manos, tomar duchas o bañarnos, cepillarnos los dientes, hacer café, hervir pasta, lavar platos y ropa, lavar inodoros. No obstante, la lista de uso del agua sigue y sigue. Además de los usos obvios (es decir, beber, baño, riego, etc.) se utilizan millones de galones en la fabricación y procesamiento de todo, desde semiconductores hasta cerveza y todo lo demás. El agua es un recurso vital para la salud y la seguridad públicas y juega un papel importante en nuestra economía. Uno de los mayores usos del agua en California es la industria agrícola. Según el informe de 2009 del Pacific Institute titulado Sosteniendo la agricultura de California en un futuro incierto, aproximadamente 17.2 millones de acre-pies de agua se utilizan para la agricultura anualmente. Además, una gran parte del suministro de agua del estado no está desarrollada y se utiliza con fines ambientales.

El uso del agua puede dividirse en varias categorías diferentes: geográfica, socioeconómica, disponibilidad, confiabilidad y calidad. Geográficamente donde el agua es abundante muy poco se usa para el riego al aire libre y a veces el uso ni siquiera se rastrea. En contraste, en zonas del mundo donde la precipitación es baja y el agua es escasa, se trata de manera diferente y se utiliza muy poco para el riego al aire libre. En las zonas más pobres del globo, el agua es un recurso vital para la supervivencia. Aproximadamente un (1) mil millones de personas carecen de agua segura y adecuada. En estas regiones a la gente no le preocupa mantener un césped verde con agua. Están preocupados por sobrevivir. La disponibilidad, confiabilidad y calidad del agua también juegan un papel importante en los patrones de uso. Los países industrializados tienden a tener agua fácilmente disponible, con infraestructura confiable y de alta calidad. Sin embargo, como hemos visto en los últimos años, en ciertas áreas, como Australia y California, pueden ocurrir sequías prolongadas, poniendo en peligro la disponibilidad, confiabilidad y calidad del agua. El objetivo de esta introducción no es memorizar hechos y cifras; es ilustrar la gran cantidad de usos del agua y la variabilidad de los suministros en todo el mundo. El resto de este capítulo se centrará en los usos comunes del agua principalmente en California. Como se mencionó anteriormente, el agua juega un papel importante en la fabricación de artículos. La siguiente tabla es un ejemplo de cuánta agua se necesita para preparar ciertos artículos.

ARTÍCULO	GALONES DE AGUA
Par de Jeans	1,800
Camiseta de Algodón	400
Barril de Cerveza (32 galones)	1,500
Tablero único de madera	5.4
Galón de Pintura	13
Botella de agua de plástico individual	1.85

Unidades de Agua

Siempre que discutimos el agua hablamos en volúmenes. No obstante, existen diversas unidades para medir volúmenes de agua. Cada unidad tiene su propio propósito y se intercambian comúnmente entre sí. A continuación se muestra una lista parcial de unidades y el uso común para reportar.

USAR	UNIDAD
Lee medidores	Pies cúbicos (cf) Cien pies cúbicos (HCF/CCF)
Flujo de pozo de agua subterránea	Galones por minuto (gpm)
Producción Diaria	Millones de galones por día (MGD)
Producción Anual	Acre-pies por año (AFY)
Por Persona	Galones per cápita por día (GPCD)

Comprender la terminología y las unidades utilizadas en cualquier industria es muy importante. La industria del agua utiliza una variedad de unidades diferentes y tiene muchos términos no utilizados en ninguna otra industria. A medida que empieces a tomar más clases en este campo y comiences tu carrera en el agua te familiarizarás con el “lenguaje” de la industria.

Como se muestra en el cuadro anterior, la unidad de medida común para rastrear el uso del agua por persona es “gpcd”, que es galones per cápita (por persona) por día. Esta es la cantidad de agua que usa una persona por día. Por lo general, se calcula tomando la demanda total de agua (uso) del año y dividiéndola por la población total atendida. Esto te dará la cantidad de agua que cada persona usa durante un año. Dividiéndolo por 365 (el número de días en un año) arrojará el gpcd, los galones por persona (per cápita) por día. Este número y unidad no se utilizaban muy a menudo en la industria antes de 2009. En 2009, el gobernador de California aprobó legislación para la conservación del agua y uno de los parámetros utilizados para medir la cantidad requerida de conservación requerida por los proveedores de agua es gpcd. El Proyecto de Ley Senatorial X7-7 requiere que los proveedores de agua conserven al menos 20% de su demanda de agua para el año 2020. De ahí que el proyecto de ley sea comúnmente conocido como 20x2020 (20 para 2020).

Para conservar el agua es importante identificar el uso del agua. ¿Dónde se utiliza el agua? Esto puede parecer una afirmación obvia, pero ser capaz de identificar dónde se está utilizando la mayor cantidad de agua puede ayudar a apuntar a áreas específicas para su conservación. Por ejemplo, gpcd incluye el uso de agua tanto en interiores como en exteriores por parte de clientes residenciales. Como se indicó anteriormente, es simplemente la cantidad total de agua utilizada dividida por la población total. Sin embargo, no distingue entre usos de agua en interiores o exteriores. Tampoco distingue entre otros usos como el negocio o la industria (estos serán discutidos más adelante en el texto). En la siguiente sección analizaremos y asumiremos que toda la población de los primeros ejemplos es una comunidad residencial. Por lo tanto, el gpcd sería para todo uso residencial de agua tanto dentro como fuera del hogar.

GPCD

El uso del agua varía de persona a persona, ciudad a ciudad, estado a estado y, lo que es más importante, de clima a clima. La geografía y el nivel socioeconómico también juegan un papel importante con el uso del agua. Se necesita poca agua de riego en áreas con altas cantidades de precipitación. Sin embargo, a veces en zonas con muy poca precipitación, poco se utiliza también para el riego al aire libre. Por ejemplo, el gpcd para alguien que vive en una zona donde hay mucha precipitación anual probablemente tendrá un gpcd más bajo que en comparación con alguien que vive en un clima más cálido. El nivel socioeconómico también tendrá un efecto sobre el uso del agua y gpcd. Una sola persona que viva sola en un departamento pequeño probablemente tendrá un gpcd más bajo que alguien que vive en una mansión de Beverly Hills con un gran patio. Alguien con electrodomésticos de alta eficiencia, inodoros y grifos de bajo flujo tendería a tener un gpcd más bajo que alguien con acceso a este tipo de cosas. A continuación se muestra un ejemplo de las diferencias entre regiones geográficas y los respectivos valores de gpcd.

Uso diario promedio de agua per cápita en varias ciudades importantes de Estados Unidos
Área Metropolitana	GPCD
Phoenix (Arizona)	115
Nueva York, NY	78
Seattle (Washington)	52
Sacramento (California)	280
San Diego (California)	143

Antes incluso de mirar los valores reales de gpcd en la tabla anterior, probablemente podrías adivinar qué ciudad tendría la menor y cuál tendría los valores promedio más altos de gpcd. La única ciudad que pudo haber engañado a algunas personas podría ser Phoenix, Arizona. Phoenix es una ciudad muy calurosa y árida y uno podría esperar un gpcd muy alto. Sin embargo, el valor de gpcd es considerablemente menor a una comunidad de Sacramento igualmente calurosa y árida. ¿Por qué es esto? Si alguna vez has viajado a Phoenix y Sacramento, la diferencia entre la mayoría de las casas en Sacramento en comparación con Phoenix es el tipo de paisajismo en una casa unifamiliar de tamaño promedio. En Phoenix, muchas casas tienen paisajismo “nativo” o natural como rocas y cactus. En contraste, muchas casas de Sacramento tienen pasto (césped) para paisajismo. Hay otras razones por las que Sacramento tiene un gpcd más alto que Phoenix, pero esta es una de las razones más obvias. El uso del agua depende de la disponibilidad, confiabilidad y calidad.

Ahora echemos un vistazo a un cálculo hipotético de galones per cápita por día (gpcd) para

trabajar con como ejemplo para identificar el uso del agua. Por lo general, cuando se calcula un gpcd no se realiza en función del uso individual de agua. Comúnmente se calcula con base en el consumo total anual dividido por la población total atendida. Supongamos que una población de 5,000 personas usa 1,120 acre-pies de agua en un año. ¿Cuál sería el gpcd para esta hipotética comunidad? Utilizando la fórmula “galones totales divididos por población total”, se convierte en un gpcd de aproximadamente 200 (ver abajo).

1 AF = 325,829 galones

1,120 AFY x 325,829 Galones = 364,928,480 Galones al año

364,928,480 galones/5,000 personas = 72,986 galones por persona por año

72,986 galones por persona por año/365 días = 200 gpcd

Este tipo de cálculo se discutirá con más detalle en el curso de Matemáticas Avanzadas del Agua 031. Por lo tanto, no se le requerirá realizar este tipo de cálculo en este curso. Se utiliza como ejemplo y para ayudar a explicar cómo se calcula e identifica el uso del agua. Ahora que tenemos un ejemplo de gpcd, vamos a desglosar el uso real.

California

Entre todos los países del mundo, Estados Unidos tiene el mayor consumo promedio diario de agua por persona. De hecho, en promedio, Estados Unidos utiliza aproximadamente 410 mil millones de galones de agua por día. La mayor parte de este uso de agua proviene de suministros superficiales; alrededor del 80% y el 20% restante proviene del agua subterránea. La energía termoeléctrica es responsable de aproximadamente la mitad de toda la demanda de agua en Estados Unidos. El riego (agricultura) y el suministro público de agua constituyen casi todo lo restante.

El uso del agua en California depende en gran medida del clima mediterráneo en gran parte del estado. Sin embargo, California también tiene algunas cadenas montañosas muy altas con condiciones subárticas. Las áreas planas bajas de California consisten en veranos largos y secos, noches frescas e inviernos suaves y lluviosos. Es por ello que tanta gente acude a zonas del sur de California. Un día de verano en Santa Mónica o San Diego es casi la condición climática perfecta; días cálidos (no calurosos) y noches frescas. Muchas de las zonas montañosas de todo el estado experimentan un año de cuatro estaciones más tradicional con nieve que dura de noviembre a abril. No obstante, debido a que California es un estado costero, el clima también depende de las condiciones del Océano Pacífico. Esto significa que puede haber tiempos de sequía significativa y también altas cantidades de lluvia durante condiciones climáticas como El Niño.

Debido al tamaño y ubicación únicos de California, hay cuatro (4) regiones climáticas principales; Costa Central, Montaña, Valle Central y Valle Imperial. Estas cuatro (4) regiones tienen condiciones climáticas muy diversas. La Costa Central tiene veranos más suaves que calurosos y más suaves que los inviernos fríos. Piense en San Francisco como ejemplo. Los veranos en San Francisco no suelen ser demasiado calurosos y los inviernos no son extremadamente fríos. Las regiones montañosas de California también tienen veranos típicamente suaves. Sin embargo, en contraste los inviernos pueden ser muy fríos con altas cantidades de lluvia y nieve. Los Valles Centrales suelen experimentar veranos muy calurosos e inviernos fríos. El Valle de San Joaquín por ejemplo puede tener temperaturas estivales, que superan los 100F y también ver algo de nieve en el invierno. El Valle Imperial (por ejemplo, Palm Springs) es muy caluroso y seco en verano y los inviernos suelen ser muy suaves con poca o ninguna lluvia.

La mayor parte de la lluvia y la nieve ocurren en las porciones este y norte de California. Si bien la mayoría de la gente vive a lo largo de la costa y porciones sur del estado. Esto presenta un reto de distribución único para los profesionales del agua. Traer agua de donde está a donde está la mayoría de la gente es algo que California hace bastante bien. Sin embargo, durante años de sequía la capacidad de distribuir agua en todo el estado puede ser costosa y difícil. La mayoría de las veces hay abundantes suministros de agua en California para todos los diversos usos. Durante los años extremadamente húmedos, a veces hay demasiada agua y no hay suficiente almacenamiento y gran parte del suministro termina en el Océano Pacífico.

Uso de agua en interiores

En esta sección analizaremos algún uso potencial de agua residencial interior y lo compararemos con los 200 gpcd que calculamos en la sección anterior. Si los usos interiores y exteriores no se miden por separado, habrá que hacer ciertas suposiciones para distinguir entre las dos áreas principales de uso. Mucha investigación y estudio ha seguido y continúa con respecto al uso del agua. En enero de 2010, la California Homebuilding Foundation publicó un documento titulado “El uso del agua en el hogar residencial de California”. Muchas de las estimaciones utilizadas en esta sección fueron recabadas de este documento. Sin embargo, es importante señalar que este es un tema “fluido” (juego de palabras) y las regulaciones y políticas cambian constantemente cuando se trata de uso y conservación del agua.

Ahora que hemos establecido una comunidad de 200 gpcd para esta comunidad de ejemplo, sabemos cuánta agua usa cada persona en promedio al día. Hay una serie de variables que afectan el uso real por individuo, pero este es el promedio real de gpcd para este ejemplo. Una vez que se calcula el promedio de gpcd se puede desglosar el uso. Primero, identifiquemos los usos típicos en interiores. Hay una serie de diferentes usos de agua en interiores. Por ejemplo, lavar los inodoros, cepillarse los dientes, bañarse, lavarse las manos, cocinar, limpiar platos y limpiar la ropa. Además de estos usos comunes se puede perder cierta cantidad de agua a través de fugas en el sistema de plomería. Hay fugas obvias como una tubería rota o un accesorio. Sin embargo, algunas fugas pueden pasar desapercibidas durante días o posiblemente más. Los inodoros son probablemente algunas de las áreas más comunes donde ocurren fugas. El más mínimo pequeño pliegue o grieta en el sello de goma en el tanque del inodoro puede hacer que el agua gotee lentamente en la taza sin que se note. Este es solo un ejemplo de fugas que pueden representar un alto porcentaje de uso de agua tanto en interiores como en exteriores. La lista de uso de agua en interiores puede ser más grande, pero este es un buen comienzo. Mire la tabla a continuación para conocer algunas cantidades y volúmenes estimados de uso de agua en interiores.

USAR	CANTIDAD (%)	Volumen por uso	Tiempo/Cantidad de Uso	TOTAL basado en 200 gpcd
Bañarse	8%	2.5 gpm	8 min	16 gal
Inodoros	3%	1.6 gpf	4	6.4 gal
Grifos (cocina/lavado)	6%	2.2 gpm	5.5 min	12.1 gal
Lavadora de ropa	2%	1 carga por semana	25.5 por carga	3.6 gal
Otros/Fugas	8%			16 gal
Total de galones por día				54.1 gpd

Con base en la información de la tabla anterior, el uso en interiores representaría aproximadamente el 27% del uso de una persona con 200 gpcd. Es decir 54.1 galones de uso de agua interior dividido por un uso total de agua de 200 gpcd equivale a cerca de 27%. Si se identifica 27% como uso de agua interior, entonces el uso al aire libre (o riego) representaría aproximadamente 73% o 145.9 galones por día.

En el espacio de abajo, haz una lista de tus diversos usos en interiores y estima cuánta agua usas por día en tu hogar.

Usar volumen de tiempo o frecuencia

Uso de agua al aire libre

Siguiendo el mismo ejemplo de 200 gpcd, el uso promedio de agua en exteriores equivale aproximadamente a 73% o 146 gpcd. En California, el uso promedio de agua residencial al aire libre oscila entre aproximadamente 60 y 75%. La mayor parte de esta agua se utiliza para mantener el césped verde. Conduzca por cualquier comunidad residencial unifamiliar en California y verá acres y acres de césped. Este exuberante paisajismo verde requiere cantidades significativas de agua para mantenerlo verde, especialmente en algunas de las comunidades secas semiáridas del interior en todo el estado. Sin embargo, en 2015, la Junta Estatal de Control de Recursos Hídricos (SWRCB) adoptó regulaciones de conservación del agua que obligan a los proveedores de agua urbana a reducir el consumo de agua en promedio de 25%. Además, los nuevos estándares de construcción de viviendas se están volviendo más estrictos, lo que hace que sea casi imposible instalar césped como el punto focal normal en los patios delanteros y traseros en todo California. A medida que cambian los patrones de uso, todavía hay millones de hogares con patios delanteros y traseros cubiertos de pasto. Entonces, cuánta agua se usa para regar un césped. Todos los días salen nuevos sistemas eficientes de goteo, microaspersión y riego, pero muchos sistemas de riego al aire libre utilizan “cabezales de aspersión” estándar. La cantidad de agua rociada desde un cabezal de aspersión varía, pero la boquilla promedio produce aproximadamente cuatro (4) galones de agua por minuto. Veamos un ejemplo hipotético.

Supuestos:

• 1 cabezal de aspersor produce cuatro (4) galones por minuto
• 7 cabezales de aspersión por estación de riego
• 5 estaciones de riego
• Cada estación opera durante 10 minutos por día

Con base en los supuestos anteriores, calculemos cuánta agua produce este sistema de riego en un día.

7 cabezales de aspersión x 4 galones por minuto por cabeza = 28 galones por minuto

28 galones por minuto x 10 minutos = 280 galones por estación

280 galones por estación x 5 estaciones = 1,400 galones por día

Se puede ver por este ejemplo, la cantidad de agua utilizada para el riego al aire libre puede sumar de prisa. De hecho, con base en el ejemplo de 200 gpcd que usamos en el ejemplo anterior esto equivaldría a un gpcd mucho mayor. Hay que mencionar otra cosa respecto a los 200 gpcd. Recuerda, esto es para una persona. Alguien con el sistema de riego utilizado en el ejemplo anterior puede ser del hogar de una familia. Entonces, supongamos que el sistema de riego es de una familia de cuatro (4) y no están regando diariamente. Supongamos que están regando tres (3) días a la semana. ¿Cómo se ve esto en términos de un gpcd?

Primero, toma los 200 gpcd y multiplícalo por una familia de cuatro (4).

200 gpcd x 4 = 800 gpcd para este hogar

A continuación, tomar los 1,400 galones diarios, multiplicarlo por tres (3) días a la semana y luego dividirlo por siete (7) días a la semana para obtener la cantidad por día.

1,400 gpd x 3 días = 4,200 galones semanales

4,200 gpw/7 días en una semana = 600 galones por día

Los 600 galones de uso de agua al aire libre son para toda la familia de cuatro. Como porcentaje, esto equivale aproximadamente al 75%, lo que es consistente con el ejemplo dado anteriormente.

Ahora, divida esto por cuatro (4) para la familia.

600 galones por día/4 personas = 150 galones por persona por día

Por lo tanto, en este ejemplo, una (1) persona usa 200 galones por día con 150 provenientes de usos al aire libre y 50 de usos interiores. Si recuerdas el uso en interiores calculado en el ejemplo anterior fue de 54.1 galones, similar a los resultados en este ejercicio. Tenga en cuenta que este es solo un ejemplo en un mundo muy complejo y diverso, pero debería ilustrar el punto de cómo se pueden estimar los usos interiores y exteriores.

Otros usos del agua

Esta sección se centrará en otros usos en California. El Departamento de Agua de California

Resources (DWR) desglosa el uso total del agua de California en tres (3) grandes categorías principales: Urbano, Agrícola y Ambiental. El uso urbano incluye el uso doméstico residencial como se describió anteriormente. Además, el uso urbano del agua incluye usos comerciales, industriales e institucionales. Estas tres (3) categorías conforman un componente del uso del agua en California y en todo el mundo. En California, estas categorías de uso están definidas por el DWR.

• Comercial: Usuarios de agua que prestan o distribuyen un servicio.
• Industrial: Cualquier usuario de agua que sea principalmente fabricante o procesador de materiales según lo define el Código de Clasificaciones Industriales Estándar (SIC).
• Institucional: Cualquier establecimiento que utilice agua dedicada al servicio público. Esto incluye escuelas, tribunales, iglesias, hospitales e instalaciones gubernamentales.

Como puedes imaginar, el porcentaje de uso para estas tres (3) categorías puede variar ampliamente según el área. Por ejemplo, la cantidad de uso de agua comercial, industrial e institucional en una pequeña comunidad de “dormitorios” sería bastante baja. Sin embargo, en una ciudad como San Pedro, California, donde hay una variedad de industrias este componente de uso puede ser bastante alto. En California, estas categorías solo representan un pequeño porcentaje de todo el uso urbano del agua.

Uso Agrícola y Ambiental del Agua

En California, se estima que la industria agrícola representa aproximadamente cuatro (4) veces más uso de agua que todos los usos urbanos. Esto no es sorprendente ya que la geografía única de California y el clima mediterráneo han permitido que el Estado se convierta en una de las regiones agrícolas más productivas del mundo. California produce más de 250 cultivos diferentes y lidera a la nación en la producción de 75 productos básicos. La agricultura de California riega aproximadamente 9.6 millones de acres de tierra. Los usos ambientales se identifican como provenientes de suministros de agua desarrollados y no desarrollados. Un suministro de agua desarrollado es uno controlado y operado por alguien. Por ejemplo, el Proyecto Estatal de Agua es un suministro de agua desarrollado controlado y operado por DWR. Proviene de la escorrentía natural de la precipitación y la escorrentía del derretimiento de la nieve, pero se ha desarrollado en un suministro para usos específicos. En contraste, un suministro no desarrollado sería un arroyo o río de flujo “libre” que no se utiliza para usos específicos. Ambos suministros son utilizados para y por el medio ambiente. Entre otras cosas, se necesitan flujos desarrollados para mantener bajos los niveles de salinidad en el área de Sacramento Bay-Delta y para ayudar a mantener el agua fría y limpia necesaria para la migración y desove del salmón. Según DWR, aproximadamente 52 por ciento se utiliza para la agricultura, 14 por ciento para uso urbano y 33 por ciento para usos ambientales.