POTABILIZADORA en Cd. Acuna
Diagnstico de la Situacin de Agua Potable en Ciudad Acua,
Coahuila.18/10/2001INFORME FINAL
CONTENIDO
4-14diagnstico de planta potabilizadora RO BRAVO.
4-14.1Recopilacin de informacin de la planta.
4-14.2Calidad de agua a tratar.
4-14.2.1Calidad de agua en la estacin hidromtrica localizada a
3.4 km aguas abajo de la presa Amistad, datos de la CILA.
4-54.2.1.1Calidad de agua en la estacin MAE, localizada a 5 km
aguas arriba de la obra de toma de la planta potabilizadora ro
Bravo, datos del SIMAS.
4-84.2.2Calidad de agua en el ro Bravo, obra de toma de la
planta.
4-84.2.2.1Datos de los anlisis realizados durante el presente
estudio.
4-94.2.2.2Datos de los anlisis del SIMAS.
4-104.2.2.3Datos de los anlisis del estudio del IMTA.
4-104.2.3Relacin de calidad de agua en la potabilizadora con la
calidad en la estacin MAE.
4-124.2.4Influencia de la presa Amistad en el comportamiento de
los slidos suspendidos, agua abajo en la corriente del ro.
4-124.2.5Conclusiones sobre la calidad del agua y el esquema ms
adecuado para su tratamiento.
4-134.2.5.1Datos proporcionados por la CEAS, Coahuila, para que
sean tomados en consideracin en la propuesta de rehabilitacin de la
planta.
4-154.3DESCRIPCIN de la planta existente en Ciudad ACUA.
4-164.3.1Obra de toma.
4-174.3.2Sedimentador-pulsador.
4-174.3.2.1Descripcin de los componentes del pulsador.
4-184.3.2.2Funcionamiento original del
sedimentador-pulsador.
4-204.3.2.3Condiciones limitantes para la operacin de la
unidad.
4-204.3.2.4Estado actual y deficiencias del funcionamiento de
las unidades.
4-214.3.2.5Recomendaciones para el proceso de floculacin
sedimentacin.
4-224.3.3Filtros.
4-224.3.3.1Descripcin de los componentes del filtro.
4-224.3.3.2Funcionamiento original y limitaciones de un
bifiltro.
4-234.3.3.3Retrolavado de los bifiltros.
4-244.3.3.4Estado actual y deficiencias de funcionamiento de los
filtros.
4-274.3.3.5Recomendaciones para el proceso de filtracin.
4-274.3.4Instalaciones complementarias de la planta.
4-274.3.4.1Sistema de desinfeccin y adicin de polmero.
4-294.3.4.2rea administrativa, subestacin elctrica y control de
motores.
4-304.3.5Tanque de regulacin y rgimen de bombeo.
4-304.3.5.1Descripcin y equipos de bombeo.
4-304.3.5.2Rgimen de bombeo en el tanque. Aforo de los gastos
bombeados.
4-324.4Gasto de la plAnta y RGIMEN de OPERACIN.
4-324.4.1Anlisis de los gastos aforados en los dos crcamos de
bombeo.
4-364.4.2Aforo con molinete en la salida de los dos pulsadores
en la planta.
4-384.4.3Anlisis cruzado de la informacin disponible de los
aforos.
4-394.5Efecto de la Variacin del flujo que pasa por la
planta.
4-394.5.1Variacin de la tasa de filtracin en los mdulos.
4-424.5.2Conclusiones y recomendaciones.
4-434.6Eficiencia GLOBAL de la planta.
4-434.6.1Resultados del muestreo realizado el 23/02/2001.
4-444.6.1.1Puntos de muestreo y procedimiento.
4-454.6.1.2Parmetros analizados en las muestras.
4-464.6.1.3Eficiencia de la planta, evaluada con base al
muestreo realizado durante este estudio.
4-484.6.2Eficiencia de la planta evaluada con base a resultados
de otros estudios.
4-484.6.2.1Eficiencia de la planta, calculada con base a los
datos proporcionados por el SIMAS.
4-484.6.2.2Eficiencia de la planta, evaluada por el Instituto
Mexicano de Tecnologa del Agua, IMTA.
4-494.6.3Cumplimiento de la NOM-127-SSA-I.
4-494.6.3.1Cumplimiento de la NOM-127-SSA-I en la salida de la
planta.
4-554.6.3.2Cumplimiento de la NOM-127-SSA-I en la red de
distribucin.
4-564.7ResumEN de la EVALUACIN DE La planta EN CIUDAD ACUA.
4-574.8LEVANTAMIENTO FSICO De las unidades de la planta.
4-574.8.1Dimensiones de las principales unidades de la
planta.
4-574.8.2Evaluacin de la capacidad de las unidades
principales.
4-574.8.2.1Resumen de las alternativas de optimizacin de la
planta.
4-594.8.2.2Factibilidad de modificar la planta existente.
4-614.9ESTIMACIN DEL COSTO PARA LA REHABILITACIN DE LA
PLANTA.
4-624.9.1Oferta Tcnica y Comercial para los trabajos de
rehabilitacin y ampliacin a 400 l/s.
4-644.9.2Clculos preliminares para el volumen de almacenamiento
de agua filtrada y el necesario para el retrolavado de los nuevos
filtros.
4-654.9.2.1Principales trabajos a realizar para la rehabilitacin
de la planta con base a tratamiento convencional
4-664.9.3Costo de operacin y mantenimiento.
4-674.9.4Costo de rehabilitacin, modificacin y/o ampliacin de
las unidades existentes, con potabilizacin convencional.
4-704.9.5Precio unitario y comparacin de las alternativas para
la rehabilitacin.
Cuadros
4-7Cuadro 4.1. Resumen de parmetros registrados en la estacin de
monitoreo MAE: 1998, 1999 y 2000.
4-14Cuadro 4.2. Gastos aforados en la estacin de monitoreo Ro
Bravo.
4-31Cuadro 4.3. Aforo del gasto (en l/s) en las lneas de
impulsin (del tanque hacia la red de distribucin), 20 y
21/02/2001.
4-33Cuadro 4.4. Aforo en las lneas de impulsin de los crcamos de
bombeo, realizado los das 19 y 20/02/2001.
4-37Cuadro 4.5. Aforo en las canaletas de recoleccin de los
pulsadores de la planta, efectuado del 19 al 20/02/2001.
4-40Cuadro 4.6. Variacin de la tasa de filtracin en funcin del
gasto que pasa por cada mdulo de la planta.
4-48Cuadro 4.7. Eficiencia de la planta, calculada con base a
los datos proporcionados por el SIMAS.
4-54Cuadro 4.8. Resumen para la calidad de agua en los aos 1998,
1999 y 2000, en la salida de la planta.
4-55Cuadro 4.9. Resumen de los parmetros que exceden la norma y
sitios donde se detectan.
4-57Cuadro 4.10. Dimensiones de las unidades de la planta.
4-59Cuadro 4.11. reas de las unidades existentes y el gasto que
se puede producir.
4-60Cuadro 4.12. rea requerida para las unidades en la planta,
alternativas B y C.
4-67Cuadro 4.13. Costo de operacin de la planta potabilizadora
ro Bravo.
4-69Cuadro 4.14. Costos de rehabilitacin de la planta
potabilizadora ro Bravo.
4-70Cuadro 4.15. Resumen del costo estimado para la
rehabilitacin y ampliacin de la planta existente.
4-71Cuadro 4.16. Precio unitario de agua tratada.
Grficas
4-2Grfica 4.1. Evolucin de los slidos disueltos totales, valor
mximo.
4-3Grfica 4.2. Evolucin de los slidos disueltos totales, valor
medio.
4-3Grfica 4.3. Evolucin de la dureza total, valor mximo.
4-4Grfica 4.4. Evolucin de la dureza total, valor medio.
4-4Grfica 4.5. Evolucin de cloruros, sulfatos y sodio, valor
mximo.
4-5Grfica 4.6. Evolucin de cloruros, sulfatos y sodio, valor
medio.
4-6Grfica 4.7. Evolucin de la turbiedad de agua en la estacin de
monitoreo MAE durante 1998, 1999 y 2000.
4-11Grfica 4.8. Variacin de turbiedad del agua en las estaciones
MAE y RBR, 1998.
4-11Grfica 4.9. Variacin de turbiedad del agua en la estacin MAE
y RBR, 1999
4-15Grfica 4.10. Gasto mximo, promedio y mnimo, aforado desde
1992 a 1999.
4-32Grfica 4.11. Variacin del gasto alimentado a las zonas norte
y centro.
4-34Grfica 4.12. Gasto aforado en las lneas de impulsin.
4-35Grfica 4.13. Gasto de los crcamos 1 y 2 y el total
extrado.
4-36Grfica 4.14. Volumen integral suministrado del ro y
alimentado a la red de distribucin.
4-38Grfica 4.15. Variacin del gasto por cada mdulo de la planta,
aforos 19 y 20/02/2001.
4-39Grfica 4.16. Comparacin del gasto extrado del ro bravo y
aforado en la planta.
4-40Grfica 4.17. Variacin de la tasa de filtracin en los dos
mdulos de la planta.
4-43Grfica 4.18. Balance del gasto suministrado a la red con el
rgimen flexible de operacin de los filtros.
4-51Grfica 4.19. Turbiedad mxima mensual monitoreada en la
salida de la planta en 1997 y 1998.
4-51Grfica 4.20. Turbiedad del agua producida en la planta en
los aos 1997 y 1998.
4-52Grfica 4.21. Turbiedad de agua producida en la planta en los
aos 1999 y 2000.
4-53Grfica 4.22. Potencial de hidrgeno del agua producida en la
planta en 2000. Influencia del pH monitoreado en la estacin MAE
4-55Grfico 4.23. Concentracin de cloro residual libre,
monitoreado en la salida de la planta.
Anexos
(TOMO II)
4.1. Esquema general de la planta potabilizadora de Ciudad
Acua.
4.2. Localizacin de las estaciones de monitoreo de la CILA en el
sector donde se ubica Ciudad Acua.
4.3. Datos de aforo y la calidad del agua en el ro Bravo de 1992
a 1999, estacin presa La Amistad. Tabla resumen, datos de la CILA,
Boletn Hidrulico.
4.4. Parmetros fsico qumicos y bacteriolgicos de febrero de
2001, analizados para este estudio.
4.5. Lminas L.36, L.37, L.38 y L.39, que visualizan la
distribucin de la materia en suspensin en el ro Bravo, sus
efluentes y derivaciones para cada ao desde 1966 hasta 1970, Boletn
Hidrulico, ao 1966,1967,1968,1969 y 1970.
4.6. Tabla clasificacin de las plantas potabilizadoras por tipo
de proceso que la compone en funcin de las caractersticas del agua
a potabilizar. Manual I El agua- Calidad y Tratamiento para Consumo
Humano, CEPIS, 1992.
4.7. Plano y cortes de la obra de toma de la planta de Ciudad
Acua.
4.8. Sitios de Muestreo de la calidad de agua, febrero de
2001.
4.9. Sugerencias para la seleccin de las tasas de filtracin,
fotocopia de CEPIS, proporcionada por la Comisin Nacional del Agua,
CNA, Gerencia de Potabilizacin y Tratamiento.
4.10. Informe Fotogrfico.
4.11. Artculo publicado en el peridico La Voz del pueblo, No.
158, semana de Febrero, 2001, ttulo: Reunin extra-ordinaria del
consejo del SIMAS, Anexo 11.
4 diagnstico de planta potabilizadora RO BRAVO.
4.1 Recopilacin de informacin de la planta.
INTRODUCCIN.
La Planta Potabilizadora ro Bravo de Ciudad Acua fue diseada por
la empresa Degrmont-Pelletier para tratar el agua del ro Bravo. La
planta est formada por dos mdulos de tratamiento, cada mdulo cuenta
con un decantador pulsador, seguido de una batera de filtros. La
capacidad total de diseo de la planta es de 240 l/s; actualmente la
misma opera con un gasto promedio de 405 l/s. En el anexo 4.1(Tomo
II) se puede ver el esquema general de la planta potabilizadora en
Ciudad Acua.
El primer mdulo de la planta (mdulo 1 o mdulo sur) inici la
operacin en el mes de noviembre del ao 1970 (foto 1, Anexo 4.10,
Tomo II) produciendo un gasto de 90 l/s. Cabe anotar que en los aos
70 la ciudad contaba con 35,000 habitantes, de los cuales alrededor
de 10,000 eran poblacin flotante. Con el crecimiento de la ciudad y
el aumento de la demanda, en el ao 1975 fue necesario construir
otro mdulo (mdulo 2 o mdulo norte). El segundo mdulo de la planta
es una copia del primer mdulo.
Segn la informacin oral proporcionada por el operador con mayor
antigedad en la planta, Melitn Reyes (quien est trabajando en la
planta desde su puesta en marcha), en los aos 1970 1975, la
turbiedad del agua, que entraba a la planta, variaba entre 80 y 120
UTN y para el tratamiento de la misma, en aquel entonces se
utilizaba cal y sulfato de aluminio alrededor de 50 kg/da de,
Al2(SO4)3, que se introducan en la tubera de entrada al
pulsador.
4.2 Calidad de agua a tratar.
4.2.1 Calidad de agua en la estacin hidromtrica localizada a 3.4
km aguas abajo de la presa Amistad, datos de la CILA.
La calidad del agua en el ro ha cambiado drsticamente,
obtenindose turbiedades que varan entre 5 y 10 UTN. La presa,
ubicada a unos 20.4 km agua arriba de la planta, desempea el papel
de un sedimentador, donde se retienen gran parte de los slidos
suspendidos y sedimentadles, lo que reduce drsticamente la carga de
los slidos y la turbiedad del agua, abajo de la presa. El soporte,
para recabar la informacin sistemtica de la calidad del agua del
ro, es el Boletn Hidromtrico del Ro Bravo, elaborado por la CILA,
entre Mxico y los Estados Unidos. Para la calidad del agua en el ro
Bravo y su evolucin durante los aos, se consultaron las ediciones
desde el No 62 de 1992, hasta el No 68 de 1998. Los Boletines
Hidromtricos del Ro Bravo proporcionan datos de los gastos y la
calidad del agua en varios puntos del ro. Justo, enfrente de la
obra de toma de la planta de Ciudad Acua, existe una estacin
hidromtrica, localizada a 20.4 km aguas abajo de la presa Amistad,
a 0.4 km agua arriba del puente Internacional Acua / Del Ro y a
903.2 km del Golfo de Mxico. En est estacin s monitora solamente el
gasto del ro Bravo.
La localizacin de las estaciones de monitoreo de la CILA, en el
sector donde se ubica Ciudad Acua, se puede ver en el anexo 4.2
(Tomo II).
La estacin hidromtrica ms cercana y ms representativa para la
calidad del agua que entra a la planta, es la que se localiza a 3.4
km aguas abajo de la presa Amistad, a 17.0 km aguas arriba de la
obra de toma para la planta y a 920.3 km del Golfo de Mxico. En
esta estacin s monitorean los siguientes parmetros: C E, pH,
temperatura, dureza total (expresada como CaCO3), dureza no
carbonatada (expresada como CaCO3), calcio, magnesio, sodio, radio
de absorcin de Sodio (RAS), potasio, alcalinidad total (expresada
como CaCO3), sulfatos (SO4=), cloruros (Cl-), slice disuelto
(expresado como SiO2) y slidos disueltos totales (calculados con
base a C y E). Estos parmetros s monitorean una vez al mes, por el
personal del SIMAS.
Las grficas 4.1 y 4.2 muestran la evolucin de los slidos
disueltos totales,
-valores mximos y valores medios, respectivamente-, desde 1992
hasta 1998.
Grfica 4.1. Evolucin de los slidos disueltos totales, valor
mximo.
Grfica 4.2. Evolucin de los slidos disueltos totales, valor
medio.
En la grfica 4.1, se visualiza el mximo valor de los SDT para
cada ao, monitoreado en la estacin hidromtrica del ro Bravo,
localizada a 17 km de la obra de toma, de la potabilizadora. Como
se puede observar, la mxima concentracin de los slidos disueltos
totales, de sta estacin, en el perodo 1992-1998, es menor de 1000
mg/l, establecido como lmite mximo permisible para los SDT en la
NOM-127-SSA-I para consumo humano.
En las grficas 4.3 y 4.4, se presenta la evolucin de la dureza
total y la dureza no carbonatada desde 1992 hasta 1998. La grfica
4.3 muestra los valores mximos monitoreados cada ao y en la grfica
4.4 se presentan los valores promedio de estos dos parmetros.
Grfica 4.3. Evolucin de la dureza total, valor mximo.
Grfica 4.4. Evolucin de la dureza total, valor medio.
En la grfica 4.3, se visualiza el mximo valor de la dureza total
para cada ao, en el perodo 1992-1998. Este parmetro es menor de 500
mg/l, establecido como lmite mximo permisible para la dureza total
en la NOM-127-SSA-I para consumo humano.
Las grficas 4.5 y 4.6 presentan la evolucin de los cloruros, los
sulfatos y el sodio desde 1992 hasta 1998. En la grfica 4.5 se
muestran los valores mximos monitoreados en cada ao, y en la grfica
4.6 se presentan los valores promedios de estos dos parmetros.
Grfica 4.5. Evolucin de cloruros, sulfatos y sodio, valor
mximo.
Grfica 4.6. Evolucin de cloruros, sulfatos y sodio, valor
medio.
Los valores mximos, de estos tres parmetros para cada ao, en el
perodo 1992-1998, se presentan en la grfica 4.5. El mximo valor de
los cloruros queda por abajo de 250 mg/l, establecido como lmite
mximo permisible para los SDT en la NOM-127-SSA-I para consumo
humano. Los sulfatos se limitan hasta 400 mg/l por la
NOM-127-SSA-I; como se puede observar, en el perodo 1992-1998, el
mximo valor de este parmetro fue inferior de 300 mg/l. La mxima
concentracin de sodio, monitoreado en esta estacin del ro Bravo,
fue menor de 200 mg/l, establecido como lmite mximo permisible para
el sodio, en la NOM-127-SSA-I para consumo humano.
Los datos presentados anteriormente muestran que, en el perodo
1992-1998, la concentracin mxima monitoreada de los SDT, la dureza
total, los cloruros, los sulfatos y el sodio cumple con los lmites
mximos establecidos en la NOM-127-SSA-I. La consulta de los mismos
se puede hacer en la tabla resumida elaborada con base a los datos
de la CILA, anexo 4.3 (Tomo II).
4.2.1.1 Calidad de agua en la estacin MAE, localizada a 5 km
aguas arriba de la obra de toma de la planta potabilizadora ro
Bravo, datos del SIMAS.
Cada semana el SIMAS, realiza anlisis fsico-qumicos del agua, en
nueve sitios de la red de abastecimiento. Los registros de los aos
1998, 1999 y 2000 contienen datos para ocho parmetros en el agua,
como el pH, temperatura, SDT, conductividad, turbiedad, dureza
total, alcalinidad total y Cl2 libre. Cabe anotar que, excepto la
turbiedad, los parmetros restantes estn dentro de los lmites
permisibles estipulados en la NOM-127-SSA-I-94.
La calidad fsico qumica del agua en el ro Bravo se puede
representar mediante los datos de la estacin de monitoreo
denominada MAE, ubicada en la colonia Maestros Federales, calle
Humberto Gmez Martnez 145 (anexo 4.2, Tomo II). La colonia se
abastece del ro Bravo, derivando el agua mediante una toma
localizada aguas arriba de la planta potabilizadora. Al agua, que
se suministra a travs de una galera filtrante, se le aplica
solamente desinfeccin con cloro, para abastecer la colonia Maestros
Federales, sin algn tratamiento que pudiera alterar la
caracterizacin qumica del agua; por esta razn y por disponer con
datos de la calidad durante un largo perodo, -desde 1998 hasta la
fecha, la calidad de agua se monitora semanalmente en este sitio-,
tambin fue seleccionada esta estacin como representativa para el
agua cruda del ro Bravo.
La grfica 4.7 fue elaborada con base a los registros de la
calidad del agua proporcionados por el SIMAS; muestra la evolucin
de la turbiedad del agua durante los ltimos tres aos, (1998 -
2000), en la estacin MAE.
Grfica 4.7. Evolucin de la turbiedad de agua en la estacin de
monitoreo MAE durante 1998, 1999 y 2000.
En 1998 se tomaron 35 muestras, donde la turbiedad del agua vara
de 0.84 a 14.1 UTN, con un valor promedio de 3.76 UTN. En las 30
muestras la turbiedad es menor a 5 UTN, lo que indica que en un
85.7% de los casos se cumple con la normatividad para el consumo
humano, sin aplicar algn tipo de tratamiento. En las 5 muestras
restantes, que equivalen a un 14.3%, presentan turbiedad que no
cumple con el lmite establecido en la NOM127SSA-I.
En el ao 1999 se analizaron un total de 45 muestras, donde el
valor promedio de la turbiedad fue de 5.02 UTN. Como se puede
apreciar, durante 1999 la turbiedad en el agua vara de 1.11 UTN a
19.2 UTN. ste ltimo es el valor mximo registrado en el mes de
febrero. La turbiedad, en las 27 muestras, cumple con la
NOM-127-SSA-I para consumo humano; lo que representa un 60% de
todas las muestras de agua tomadas durante 1999.
En el 2000 fueron 42 muestras, de las cuales 31, (74% del
total), cumplen con el lmite para la turbiedad del agua,
establecida en la NOM127SSA-I para consumo humano, sin aplicar
ningn tratamiento. La turbiedad del agua en el 2000 vara de 0.98 a
6.98 UTN, con un valor promedio de 3.8 UTN. La mxima turbiedad de
6.98 UTN fue monitoreada el 12 de enero.
Como se puede observar, la turbiedad del agua registrada
sistemticamente en los ltimos tres aos, fue menor de 20 UTN. Los
otros parmetros como pH, SDT, conductividad, dureza total,
alcalinidad total; monitoreados en la estacin MAE, estn dentro de
los lmites establecidos por la NOM-127-SSA-I para el consumo
humano.
En el cuadro 4.1 se presentan los valores mximos, mnimos y
promedios de los parmetros monitoreados en la estacin MAE. Los
datos fueron proporcionados por el SIMAS de Ciudad Acua.
Cuadro 4.1. Resumen de parmetros registrados en la estacin de
monitoreo MAE: 1998, 1999 y 2000.
AOVALORpHSTDCONDUCTIVIDADTURBIEDADCl2 libreDureza
TotalAlcalinidad Total
1998Mx.8.40540.001,080.0014.101.82------
Min.6.49290.00 580.000.840.06------
Prom.7.24464.69 848.333.760.71---
1999Mx.8.22500.001,000.0019.201.99422.00193.00
Min.6.18140.00 620.001.110.24246.00 62.00
Prom.7.61421.74 866.095.020.91339.85135.08
2000Mx.9.36760.001,702.006.982.20406.00188.00
Min.4.58300.00 740.000.980.50192.00 57.00
Prom.7.77556.951,016.903.801.18329.55133.41
Los datos obtenidos de la calidad de agua encontrada en la
informacin anterior, demuestran que el agua del ro Bravo requiere
de un tratamiento, para remover la turbiedad y dar desinfeccin,
para asegurar la calidad bacteriolgica.
Esta conclusin es soportada en los siguientes estudios, que
comprueban la veracidad de los datos obtenidos por el SIMAS:
Segunda Fase del Estudio Binacional Sobre la Presencia de
Sustancias Txicas en el ro Bravo / ro Grande y sus Afluentes, en su
Porcin Fronteriza entre Mxico y los Estados Unidos. Elaborado por
la CILA, 1998.
Anlisis del agua en la obra de toma de la Planta Potabilizadora
Ro Bravo, realizada para este estudio, en el mes de febrero del
2001 (anexo 4.4, Tomo II).
Anlisis de una muestra del ro Bravo, tomada frente a la Planta
Potabilizadora en el mes de julio del 2000, por el personal del
SIMAS.
Anlisis de dos muestras tomadas del ro Bravo, durante el perodo
de lluvia y sequa en el ao 1998, por el IMTA.
En el estudio de toxicidad de CILA, 1998, se reportan varios
parmetros como: compuestos orgnicos, plaguicidas, metales,
sedimentos y tejido de peces. Cabe anotar que ningn parmetro
reportado para el segmento presa Amistad-Eagle Pass/ Piedras Negras
-estacin de monitoreo No. 7, aguas arriba de las descargas de aguas
residuales de Del Ro, USA y Ciudad Acua, Mxico-, excede la
NOM-127-SSA-I para el consumo humano, incluyendo la concentracin de
txicos, plaguicidas, THM, etc.
4.2.2 Calidad de agua en el ro Bravo, obra de toma de la
planta.
4.2.2.1 Datos de los anlisis realizados durante el presente
estudio.
Para evaluar la eficiencia global de la planta potabilizadora ro
Bravo de Ciudad Acua, el da 23 de febrero del 2001 se tom una
muestra de agua en el crcamo de bombeo (foto 2, anexo 4.10, Tomo
II). En esta muestra se analizaron 78 parmetros. Los parmetros
fsicoqumicos, bacteriolgicos, DQO, DBO, SAAM, grasas y aceites, en
total 43, fueron analizados por el laboratorio LACCSA de
Cuernavaca, Mor y los restantes 35 se analizaron en el laboratorio
ABC, Qumica, Investigacin y Anlisis, S A de C V en Mxico, D F. Los
resultados se pueden consultar en el anexo 4.4, tomo II.
Adems, se determin el contenido de los THM totales en sus cuatro
variedades: cloroformo (CHCl3), bromoformo (CHBr3),
diclorobromometno (CHBrCl2) y dibromo clorometano (CHBr2Cl), as
como el contenido de plaguicidas en sus 19 variedades y la
concentracin de los herbicidas en sus 12 formas. El anlisis de los
35 parmetros, que determinan la concentracin de los THM,
plaguicidas y herbicidas, se hizo en el laboratorio ABC. Los
resultados se muestran en el registro del laboratorio, anexo 4.4
(Tomo II).
Todos los parmetros fsico-qumicos, en la muestra tomada del
crcamo de bombeo en el ro Bravo, estn dentro de los lmites
permisibles que establece la NOM-127-SSA-I. La turbiedad en el agua
cruda es de 3.68 UTN, la concentracin de los slidos totales es de
740 mg/l, de los cuales los suspendidos son 11 mg/l y los disueltos
son de 729 mg/l; la norma establece hasta 1000 mg/l para los SDT.
La concentracin de la mayor parte de los metales est por abajo del
lmite de deteccin analtica, solamente el fierro representa un
riesgo potencial, puesto que su concentracin, analizada en la
muestra, es de 0.216 mg/l, lo que se acerca al lmite de 0.3 mg/l
establecido en la NOM-127-SSA-I. De los compuestos del nitrgeno se
analiz la concentracin de nitrgeno orgnico, nitrgeno amoniacal,
nitratos y nitritos, quedando todos con valores muy inferiores al
lmite establecido en la norma para el consumo humano. La
concentracin total de la materia orgnica, representada por la
demanda qumica de oxigeno (DQO), es de 32 mg/l, la materia oxidable
en el transcurso de cinco das, expresada mediante la DBO, es de 4.4
mg/l.
La calidad bacteriolgica del agua cruda, expresada mediante los
coliformes totales y los coliformes fecales excede lo establecido
en la norma, detectndose 32 UF/100 ml y 30 UFC/100 ml,
respectivamente.
La concentracin de sustancias activas de azul de metileno, SAAM,
indica que el contenido de detergentes en la muestra es inferior
del lmite de la deteccin analtica de estas sustancias, 100 NMP/100
ml y 43 UFC/100 ml, respectivamente. En la muestra tomada en la
poca de lluvia estos parmetros son: >200 NMP/100 ml y 80 UFC/100
ml. En las dos muestras, el contenido de los coliformes excede lo
establecido en la NOM. La turbiedad presenta un valor de 10 UTN en
la poca de lluvia y de 4 UTN en la poca de sequa. La concentracin
de SDT es de 552 y 744 mg/l, para el perodo de lluvia y estiaje,
respectivamente. El fierro es de 0.09 en perodo de lluvias y 0.05
mg/l para el estiaje. La concentracin de aluminio es de 0.15mg/l en
la poca de estiaje, su concentracin est cerca del lmite de 0.2
mg/l, slo en la poca de lluvia. El resto de los parmetros
fsico-qumicos en el agua cruda del ro cumple con la
NOM-127-SSA-I.
4.2.3 Relacin de calidad de agua en la potabilizadora con la
calidad en la estacin MAE.
El agua en la planta potabilizadora ro Bravo, est influenciada
por la calidad del agua que se presenta en el ro, aguas arriba de
la planta. En la grfica 4.8 se muestra la evolucin de la turbiedad
en las dos estaciones de monitoreo, RBR y MAE, durante el ao 1998,
donde claramente se observa una relacin proporcional entre las dos
lneas.
La grfica est elaborada con base en los registros de calidad del
agua proporcionados por el SIMAS, de donde se seleccionaron
solamente los datos para la turbiedad, puesto que es el nico
parmetro que sobrepasa los lmites establecidos en la NOM-127-SSA-I,
como fue comentado en el punto 4.2.2 del presente documento.
Grfica 4.8. Variacin de turbiedad del agua en las estaciones MAE
y RBR, 1998.
Como se puede apreciar, el aumento de la turbiedad en la estacin
MAE, en los perodos agosto-octubre y marzoabril de 1998, se
transmite a la estacin RBR y las bajas turbiedades en el perodo
mayo-julio de 1998 son comunes para las dos estaciones de
monitoreo.
En la grfica 4.9 se muestra la variacin de la turbiedad en las
dos estaciones de monitoreo RBR y MAE durante el ao 1999,
observndose una similitud en el comportamiento de las dos
lneas.
Grfica 4.9. Variacin de turbiedad del agua en la estacin MAE y
RBR, 1999
Al igual que el ao anterior, durante 1999 se observa la misma
correlacin entre las dos lneas, que representan la variacin de la
turbiedad monitoreada en la estacin MAE y la monitoreada en la
planta, en ese mismo ao. Las turbiedades ms altas en ambos sitios
se presentan en los meses de: enero, febrero y marzo de 1999.
En las grficas 4.8 y 4.9 se demuestra que la turbiedad en la
estacin RBR, donde est ubicada la planta, es fuertemente
influenciada por la turbiedad en la estacin MAE, localizada a 5 km
aguas arriba de la planta. Los parmetros restantes en la estacin
RBR sufren semejante impacto de la corriente aguas arriba, como se
comprueba ms adelante, en el punto 4.6.3.1 del presente documento.
De este modo, la calidad de agua en la planta potabilizadora, est
en funcin de las variaciones de la calidad de agua que se presentan
en el ro, por lo que cualquier aumento de la turbiedad o de otro
parmetro en la estacin MAE ocasiona un aumento proporcional en la
estacin RBR.
4.2.4 Influencia de la presa Amistad en el comportamiento de los
slidos suspendidos, agua abajo en la corriente del ro.
Para evaluar el impacto de la presa Amistad sobre la calidad de
agua del ro Bravo, se consultaron las ediciones de 1966 y 1967,
Boletines Hidromtricos No. 36 y 37, antes de la construccin de la
presa y desde 1968 hasta 1970, BH No. 38, 39 y 40, despus de su
construccin.
En las lminas L36, L37, L38 y L39, en el anexo 4.5 (Tomo II), se
visualiza la distribucin de la materia en suspensin (toneladas de
sales por Ha-Mt) en el ro Bravo, sus afluentes y derivaciones para
cada ao, desde 1966 hasta 1970. La comparacin de las lminas permite
evaluar el impacto de la presa sobre la distribucin de los slidos
suspendidos, aguas abajo de la presa.
Se observa que despus de la construccin de la presa la
diferencia entre la cantidad de sales, como promedio del ao, es
cada vez mayor en comparacin con el promedio calculado para el
perodo anterior. Es decir, los slidos suspendidos en el
escurrimiento de la corriente, aguas abajo de la presa, se reducen
progresivamente cada ao debido a su almacenamiento en la presa.
4.2.5 Conclusiones sobre la calidad del agua y el esquema ms
adecuado para su tratamiento.
Los anlisis efectuados en febrero del 2001, as como las fuentes
consultadas (la CILA, los registros del SIMAS y el IMTA) para la
calidad del agua cruda, confirman que se puede clasificar como
buena y adecuada para un tratamiento de potabilizacin convencional.
Los criterios para seleccin del tren de tratamiento, con base en la
calidad de agua a tratar, se describen en la literatura citada del
punto Bibliografa, del presente documento.
En el anexo 4.6 (Tomo II) se muestra la tabla 7.1 del Centro
Panamericano de Ingeniera y Ciencias del Ambiente (CEPIS), que
forma parte del manual I: El Agua - Calidad y Tratamiento para
Consumo Humano, 1992, donde se clasifican las plantas
potabilizadoras por el tipo de procesos que la componen, en funcin
de las caractersticas del agua a tratar. En esta tabla se puede
evaluar que para agua, cuya turbiedad es menor de 50 UTN y el 90%
del tiempo se mantiene menor de 30 UNT, se sugiere la filtracin
rpida.
Una vez cada 5 10 aos s desazolva la presa Amistad, lo que
origina temporalmente una elevada turbiedad del agua en el ro; pero
estas acciones se hacen muy espordicamente y no debe de tomarse
como criterio en la seleccin del tren de tratamiento para la
potabilizadora.
De acuerdo al anlisis de la informacin anterior y a los
muestreos y aforos realizados en este estudio, el proceso de
tratamiento debera ser el de filtracin directa, sin embargo, al
presentarse durante tres meses consecutivos en el ao turbiedades
que rebasan lo especificado por la NOM-127-SSA-I y siendo menor
(75%) este tiempo que el 90% establecido como criterio, esta
empresa, la CEAS de Saltillo y la CNA, recomiendan que se conserve
el mismo tren de tratamiento actual, rehabilitndose todas sus
unidades o en su defecto se cambie a potabilizacin convencional. En
caso de que se decida cambiar el tipo de potabilizacin, se debern
programar monitoreos durante los prximos 5 aos para que se decida
su cambio.
Es importante comentar que en la ciudad vecina de Piedras Negras
funciona una planta que consiste en un tren de tratamiento
convencional, su eficiencia es buena y resuelve el problema de la
calidad de agua. Cuando se comparan alternativas, no hay que perder
de vista que entre las dos ciudades hay 103 km de distancia y
existe la descarga del canal Maverick, en el tramo donde est
localizada la ciudad de Piedras Negras, que influye
significativamente en la calidad del agua del ro Bravo.
4.2.5.1 Datos proporcionados por la CEAS, Coahuila, para que
sean tomados en consideracin en la propuesta de rehabilitacin de la
planta.
Fuente: Anlisis fsico - qumico de la calidad del agua en la
planta potabilizadora en la Ciudad de Piedras Negras, COAHUILA,
proporcionado por la CEAS.En el ltimo prrafo del apartado anterior,
se describe a grandes rasgos porque no se tom en cuenta la
informacin de calidad de agua monitoreada en la vecina ciudad de
Piedras Negras, para efecto de rehabilitacin de la planta
potabilizadora de Ciudad Acua, sin embargo a continuacin se detalla
el anlisis efectuado a los datos proporcionados por la CEAS.
La calidad de agua en el ro Bravo, en la cercana de la ciudad de
Piedras Negras, no es caracterstica para la rehabilitacin o
construccin de una nueva planta en Ciudad Acua, puesto que entre
las dos ciudades hay 103 km de distancia y existen varias descargas
como el arroyo Las Vacas, el arroyo Pinto, los ros San Diego y San
Rodrigo y los dos tramos del canal Maverick; que influyen
significativamente en la calidad del agua del ro, aguas arriba de
la ciudad de Piedras Negras, sin embargo, estas se localizan aguas
abajo de la obra de toma de la potabilizadora de Ciudad Acua y no
afectan la calidad del agua que se va a tratar. Por tales razones
esta fuente, recomendada por la CEAS, no ser tomada en consideracin
en la seleccin del tren de tratamiento para la planta de Ciudad
Acua.
La calidad del agua a tratar se identifica con la calidad
monitoreada en la estacin MAE. Este es el punto ms cercano de la
obra de toma, donde se dispone con datos sistemticos de calidad de
agua. En esta estacin el SIMAS ha monitoreado semanalmente el agua
desde 1998, los datos se presentan en el punto 4.2.1.1 del informe,
bajo el subttulo: Calidad de Agua en el Ro Bravo en la Estacin MAE,
localizada aproximadamente a 5 Km aguas arriba de la obra de toma
de la planta existente . Aqu se puede aplicar el esquema de las
estaciones de monitoreo, los efluentes y afluentes, desde la presa
Amistad hasta la ciudad de Piedras Negras, que visualizan lo
anterior.
Es una prctica comn relacionar la calidad del agua con la
precipitacin, que afecta en mayor grado las caractersticas de las
fuentes superficiales. En este caso no es correcto hacer esta
evaluacin, puesto que la presa La Amistad y sus descargas, regulan
el gasto y la calidad del agua a tratar en la cercana de Ciudad
Acua. El anlisis presentado a continuacin demuestra muy claramente
este efecto.
El gasto aguas abajo de la presa Amistad, es funcin del rgimen
de la operacin de la presa. Los gastos aforados en la estacin de
monitoreo Ro Bravo, cerca de Ciudad Acua, Coahuila (920.3 Km del
Golfo), se muestran en el cuadro 4.2.
Cuadro 4.2. Gastos aforados en la estacin de monitoreo Ro
Bravo.
AoGASTO (m3/s)
Mn.Mx.Promedio
19927.11241.0087.79
19933.0688.1033.47
19949.90251.0074.72
199511.00100.0046.49
19966.10131.0048.97
19973.9648.7027.22
19982.10260.0072.33
19993.00100.0030.34
En la grfica 4.10 se muestra el gasto mximo, promedio y mnimo
aforado, desde 1992 a 1999. Los aos 1993 y 1997 se caracterizan con
menores gastos, en 1998, cuando se empieza el monitoreo en la
estacin MAE, se tiene un mayor gasto promedio en comparacin con los
aos anteriores, es decir, no se puede clasificar como un ao del
periodo de sequa. Los datos anteriores se han tomado del Boletn
Hidromtrico de la CILA.
Grfica 4.10. Gasto mximo, promedio y mnimo, aforado desde 1992 a
1999.
La variacin de estos gastos no afecta la calidad del agua en la
estacin MAE, como se demuestra en el punto 4.2.1.1, del informe
donde se presentan las variaciones de la turbiedad en los aos 1998,
1999 y 2000, debido a que la misma presa desempea el papel de
sedimentador, como se ha recalcado en el informe, la turbiedad del
agua se mantiene por debajo de 20 UTN durante todo el periodo,
desde 1998 hasta el 2000.
4.3 DESCRIPCIN de la planta existente en Ciudad ACUA.
Los procesos originales de potabilizacin consisten en mezcla de
reactivos con el agua, floculacin por contacto de manto de lodos,
sedimentacin, filtracin por lecho de arena y desinfeccin con
cloro.
La introduccin de los reactivos actualmente se efecta en los
crcamos de bombeo, la mezcla de los reactivos con el agua se
realiza en la tubera de impulsin y la campana del pulsador. La
floculacin - sedimentacin del agua ejecuta en la unidad denominada
sedimentador pulsador y la filtracin se lleva a cabo con filtros
con biflujo, denominados bifiltros.
La planta posee dos mdulos de tratamiento, cada mdulo cuenta con
un decantador - pulsador y varios filtros, con capacidad total de
240 l/s (foto 3, anexo 4.10, Tomo II). El agua filtrada se
recolecta en el tanque de regulacin (soterrado) localizado dentro
del rea de la planta, donde se introduce la solucin cido
hipocloroso, HOCl, producido a partir de gas cloro, Cl2, para la
desinfeccin del agua.
Los dos mdulos de la planta se alimentan con agua del ro Bravo
por bombeo.
4.3.1 Obra de toma.
La obra de toma est localizada en l cause del ro Bravo, sobre la
margen derecha, a la altura de la estacin hidromtrica, un poco ms
arriba del vertedor de medicin de agua (foto 4, anexo 4.10, Tomo
II).
La obra de toma consiste en dos crcamos de bombeo, los cuales se
alimentan del ro Bravo mediante tuberas de concreto armado de 610
mm (24 pulg), presentados en el anexo 4.7 (Tomo II). De los crcamos
de bombeo, el agua a tratar se extrae mediante 6 bombas de tipo
centrfuga con ejes verticales, ubicadas en la losa superior de los
crcamos (foto 5 y 6, anexo 4.10, Tomo II). Uno de estos crcamos fue
construido adicionalmente (en el ao 1984 -1985) para aumentar el
gasto extrado con el fin de satisfacer las necesidades de la
poblacin creciente (foto 7 y foto 8, anexo 4.10, Tomo II).
Del crcamo original el agua se bombea mediante 4 bombas (de 80
l/s y 60 HP, cada una) en la tubera de AC de 14 pulg, la cual
conduce el agua cruda hacia la parte inferior y superior de los dos
pulsadores de la planta (la alimentacin del mdulo norte se efecta
mediante una Y derivada de la tubera de 14 pulg). El agua, a flujo
ascendente, se dirige hacia la parte superior de la unidad
Pulsador, de donde se recolecta en las canaletas para dirigirse
hacia los filtros (foto 8 y 9, anexo 4.10, Tomo II).
El segundo crcamo est equipado con dos bombas (de 100 y 75 HP),
las cuales bombean en un tramo comn de tubera de AC de 24 pulg, de
la cual se derivan dos lneas: una lnea de 12 pulg para mdulo norte,
planta 2, y otra lnea de 16 pulg para el mdulo sur, planta 1 (foto
10, anexo 4.10, Tomo II). Cada lnea se introduce en la parte
superior de los sedimentadores (foto 11, anexo 4.10, Tomo II), de
donde el flujo pasa directamente en las canaletas de recoleccin,
formando as un cortocircuito, adems del contra flujo con el agua
ascendente.
En los crcamos de bombeo se efecta la precloracin del agua con
cido hipocloroso, HOCl, producido a partir de gas cloro, Cl2. En
temporadas de lluvia cuando la turbiedad en el ro aumenta, para el
tratamiento de agua en la planta se utiliza un polmero catinico
CATFLOC K-5, producto de CALGON, el cual tambin se introduce en el
crcamo de bombeo (foto 12, anexo 4.10, Tomo II).
La estructura y el principio de funcionamiento original de las
principales unidades de la planta son tecnologa patente de
Degrmont, y estn descritos en el Manual Tcnico de Agua, Degrmont,
1979, impreso en Espaa, Artes grficas Grijelmo, S.A.; en los
subcaptulos 2.2.3, denominado: Decantadores de Lecho de Fango y
2.2.4. denominado: Filtros D2F, de Corrientes Inversas,
Abiertos.
Sin embargo, a continuacin se dar una breve descripcin de las
unidades en la planta, su estado actual y las deficiencias que
presenta cada una.
4.3.2 Sedimentador-pulsador.
4.3.2.1 Descripcin de los componentes del pulsador.
Los sedimentadores en la potabilizadora, son del tipo
DECANTADO-PULSADOR, donde se combina la floculacin y la
sedimentacin en una unidad nica. En estas unidades se forma un
manto de lodos en cuyo seno la concentracin de materia en suspensin
es elevada. Una cmara especial o concentrador de lodos garantiza el
espesamiento del exceso de lodos y permite su evacuacin fuera de la
unidad.
El DECANTADOR-PULSADOR, est constituido por un deposito de
concreto armado de forma circular y fondo plano, dentro del cual se
tienen los siguientes elementos:
Un depsito de forma circular, denominado campana o torre de
pulsacin, que se alimenta con agua a tratar, mediante la tubera de
impulsin de AC de 14 pulg, instalada a lo largo del eje central de
la estructura. La tubera descarga el agua en la parte superior de
la torre de pulsacin (foto 13 y 14, anexo 4.10, Tomo II). Sistema
de distribucin de agua, ubicada al fondo de la unidad, compuesta de
un ducto principal de concreto armado dispuesto diametralmente al
fondo de la unidad y un sistema de tuberas perforadas (ramales) de
PVC de 6 pulg, instaladas simtricamente a ambos lados del canal
principal del cual se alimentan. A todo lo largo de cada ramal hay
orificios bilaterales, perforados a 450 respecto a la vertical.
Estn colocados sobre paletas, de modo que el eje de la tubera queda
a unos 15-20 cm por arriba del fondo de la unidad. El agua que sale
de los orificios choca con el fondo y cambia su direccin a flujo
ascendente.
Un conjunto de deflectores de flujo, compuestos de placas de
asbesto cemento (de 2.40x1.2 m) inclinadas a 600 respecto a la
horizontal y apoyados a las mismas paletas donde yacen las tuberas
de distribucin. Las placas estn colocadas y a lo largo de los
ramales, formando as unas tolvas paralelas entre los ramales
perforados de distribucin. De esta manera el flujo desviado por el
choque con el fondo, entra en las tolvas, entre las placas, a
direccin ascendente pasa por un manto de lodos previamente formado
y se dirige hacia la parte superior de la unidad.
Sistema de recoleccin de agua decantada, formada por canaletas
perforadas localizadas en la parte superior de la unidad. Las
canaletas vierten en la canaleta principal de recoleccin y de ah el
agua decantada se dirige hacia los filtros (foto 15 y 16, anexo
4.10, Tomo II). Hay dos cmaras de sedimentacin, que ocupan los dos
sectores opuestos de la unidad. Cada cmara tiene dos tolvas, de
forma prismtica, donde se produce el espesamiento de los lodos. Su
evacuacin se efecta a travs de 4 tuberas de AC de 3 pulg -una para
cada tolva o dos tubos por cada cmara de sedimentacin-. Cada tubera
est acoplada con vlvula de seccionamiento, mediante la cual,
peridicamente, se evacua por va hidrulica el lodo acumulado en las
tolvas, (foto 17 y 18, anexo 4.10, Tomo II).Esta configuracin y el
modo de acoplamiento de la unidad permiten que en el depsito se
formen dos zonas funcionales:
1) Zona de reaccin, ubicada arriba de los ramales perforados de
distribucin, donde se forma un manto de slidos o lodos en
suspendidos.
2) Zona de sedimentacin, que ocupa el espacio arriba de las
tolvas laterales (cmaras de concentracin), donde sucede la
verdadera sedimentacin de las impurezas presentes en el
agua.4.3.2.2 Funcionamiento original del sedimentador-pulsador.
Los reactivos utilizados para el tratamiento de agua (coagulante
y/o polmero), se adicionan previamente y en la tubera de impulsin
se realiza prcticamente la mezcla homognea con el agua, la cual se
descarga en la parte superior de la torre de pulsacin. En esta
etapa, se libera todo el aire suspendido en el agua y con el paso
de sta a flujo descendente hacia el fondo de la torre (campana) se
evita el arrastre y la entrada del aire en la unidad.
El agua coagulada ingresa al fondo de la unidad y se distribuye
uniformemente mediante los ramales perforados. El flujo, desviado
por el choque con el fondo, pasa por la seccin reducida de la tolva
formada por las placas de asbesto cemento, evitando as la
sedimentacin en esta seccin de la unidad, y protegiendo el
taponamiento de los orificios de distribucin.El agua coagulada
asciende verticalmente a travs de la zona situada ms arriba de las
lminas inclinadas, atraviesa el manto de lodos donde se tiene una
fuerte concentracin de partculas en suspensin, que desempea el
papel de un verdadero filtro de impurezas; y, al final, el agua
decantada se dirige hacia la parte superior del sedimentador, donde
se recolecta, mediante una serie de canaletas perforadas y se
conduce hacia los filtros.
Los dos segmentos opuestos de la unidad Pulsador, se ocupan por
las zonas de sedimentacin y las tolvas (cmaras) de espesamiento.
Cada unidad cuenta con cuatro tolvas localizadas en los dos
segmentos opuestos de ambos lados de la estructura. Toda la zona
localizada por arriba de las tolvas funciona como un sedimentador,
debido a que en esta seccin no se ejerce ningn empuje, ya que no se
tiene flujo ascendente. La materia suspendida en exceso rebasa en
esta zona y sedimenta en las tolvas, donde procede la concentracin
del lodo, el cual peridicamente se debe de evacuar va hidrulica, de
tal manera se logra regular el crecimiento del manto de lodos, y
limitar su nivel superior mediante el borde vertedor de las tolvas,
ubicado a una altura de 2.0 m del fondo.
Cabe recalcar que lo esencial, para el correcto funcionamiento
de este tipo de unidades, consiste en mantener un manto de lodos en
suspensin homognea, y promover un contacto eficaz, ente el agua que
atraviesa el manto con las partculas suspendidas que contiene. En
este manto se efecta el proceso denominado coagulacin por contacto:
las pequeas partculas que entran en el manto con el agua del
influente, se adhieren sobre las partculas del manto, formando as
flculos ms grandes, que sedimentan en la tolva del depsito.
Para mantener el manto de lodos en suspensin, se requiere
introducir fuertes cantidades de agua en el depsito, en corto
tiempo y de manera intermitente, para poder levantar el manto de
lodos, el cual, en el siguiente perodo de reposo, desciende y se
distribuye de forma homognea en toda la seccin transversal de la
cmara de reaccin.
La introduccin intermitente de agua se efecta mediante una
campana de vaci (foto 13 y 14 del anexo 4.10, Tomo II), equipada
con bomba tambin de vaci, que extrae el aire de la campana, creando
as una diferencia de presin entre la campana y el decantador.
Cuando el nivel de agua, en la campana, alcanza una altura
comprendida entre 0.6 y 1 m, por encima del nivel de agua en el
decantador, se efecta la apertura brusca de la vlvula de rompe vaci
-instalada en la parte superior de la campana- y el agua almacenada
en la campana entra a gran velocidad en el decantador. De esta
manera los lodos se levantan y en su descenso forman un manto de
partculas homogneamente suspendidas.
El manto de lodos, por una parte, tiende a comprimirse
(sedimentar), bajo la accin gravitacional y por otro lado, las
partculas, que constituyen el manto, estn sometidas a la fuerza de
arrastre ocasionada por el flujo ascendente, la cual mantiene el
manto en suspensin. De tal manera, el manto de lodos se comporta
como un resorte que se puede romper bajo una accin excesiva de
flujo ascendente o puede sedimentarse, como masa compacta, al fondo
del tanque, si la velocidad del flujo ascendente no es suficiente
para contrarrestar la sedimentacin y mantener las partculas en
suspensin.
La altura de pulsacin, en la torre, se debe de ajustar en funcin
de la naturaleza de los flculos formados en el agua, si se forma un
floc denso y pesado (flculos arcillosos), caracterstico para agua
con alta turbiedad, la altura de pulsacin puede llegar hasta 1 m,
en el caso de flculos rgidos y para agua con baja turbiedad se
recomienda una altura de pulsacin de 0.6 m.
La frecuencia de pulsacin est en funcin de la sedimentabilidad
de los flculos contenidos en el agua, los ms pesados sedimentan ms
rpido, por lo que la pulsacin se tiene que efectuar con mayor
frecuencia.
4.3.2.3 Condiciones limitantes para la operacin de la
unidad.
De lo expuesto, se concluye que la operacin de esta unidad es
muy complicada, requiriendo de personal altamente calificado,
generalmente el funcionamiento del decantador-pulsador requiere de
condiciones relativamente constantes: el flujo, el pH, la
temperatura, la dosis de los reactivos y la composicin del agua no
debe de variar mucho.
En caso contrario, se requiere de una serie de pruebas para
evaluar el coeficiente de cohesin del lodo y determinar su estado
de expansin. Estos parmetros cambian en funcin de la temperatura,
la naturaleza de la materia presente en el agua, etc, es decir, el
manto de lodos es sensible a los cambios de las condiciones y cada
cambio requiere de varios ajustes operacionales, basados en los
datos obtenidos de las pruebas, para poder lograr un eficiente
tratamiento.
4.3.2.4 Estado actual y deficiencias del funcionamiento de las
unidades.
Actualmente, la planta opera con una capacidad promedio de 405
l/s en 24 hr, que es muy superior a la de su diseo (240 l/s). Cada
decantador est diseado para funcionar con 120 l/s, actualmente el
gasto que pasa por los pulsadores vara en un rango muy amplio (ver
punto 4.5 del presente documento), adems parte del flujo se
introduce en la parte superior de la unidad, creando corrientes
inversas (foto 19, anexo 4.10, Tomo II).
La bomba de vaco, montada en la campana de pulsacin de la
unidad, no funciona, las canaletas de recoleccin de agua
clarificada estn parcialmente deterioradas para poder conducir el
gasto convenientemente hacia los filtros. Actualmente, no se
adiciona ningn coagulante para el tratamiento del agua, puesto que
todos los parmetros fsico- qumicos en el ro, estn por abajo de los
lmites mximos estipulados en la NOM-127-SSA-I, 1994; ver los
anlisis del agua en el crcamo de bombeo se presentan en el anexo
4.4( Tomo II).
El lodo acumulado en la unidad sedimentador-pulsador se evacua
una vez al ao, vaciando por completo la unidad para su limpieza -el
vaciado dura 4 horas-. Para esta operacin, se acude a los servicios
de los bomberos que ayudan al personal de operacin a limpiar las
paredes con agua a presin.
Prcticamente, no se puede formar un manto de lodos en el
decantador, la sedimentacin de la materia que procede en la cmara
de reaccin hace que el lodo se acumule en el fondo de toda la
unidad, formndose una masa compacta que ocasiona el taponamiento de
los orificios de distribucin del agua entrante.
Bajo estas condiciones, el flujo del agua est creando un paso en
el seno espeso de lodos sedimentados, originando altos gradientes
de velocidad y grandes perdidas de carga hidrulica, incluso existe
el peligro de arrastre de las partculas hacia las canaletas de
recoleccin en la superficie de la unidad y posteriormente a los
filtros, causando su taponamiento.
Por otra parte, si los lodos acumulados en el fondo de la unidad
no se evacuan, con el tiempo se puede fomentar el desarrollo de
microorganismos, los cuales metabolizan la materia orgnica,
formando gases que arrastran los sedimentos hacia la superficie de
la unidad, tambin provocan un olor desagradable en el agua. Para
prevenir este fenmeno se requiere aumentar la demanda del cloro en
la fase de precloracin, lo que repercute directamente sobre los
gastos de operacin de la planta.
Los anlisis efectuados durante la visita a la planta (23 de
febrero del 2001) comprueban la veracidad de lo anterior, revelando
que algunos parmetros, analizados en la salida de la planta,
superan el valor registrado para el mismo parmetro en el crcamo de
bombeo. Los resultados de los anlisis se comentan en el punto
4.6.1.3..
Es evidente que la unidad no funciona como Sedimentador
Pulsador, debido principalmente a las irregularidades del flujo, al
deterioro del equipo de vaco y a los problemas de evacuacin de los
lodos. Actualmente el tanque sedimentador-pulsador sirve para el
paso de agua y, prcticamente, no se aprovecha su capacidad.
4.3.2.5 Recomendaciones para el proceso de floculacin
sedimentacin.
Lo anteriormente descrito muestra, que sta unidad, adems de que
no ayuda en el tratamiento del agua est generando, por un lado,
costos de operacin, por su mantenimiento y limpieza y por otro,
prdidas hidrulicas en el paso del agua, que representa un riesgo
potencial de atascamiento de los filtros.
En este aspecto, los anlisis, efectuados el 23 de febrero,
demuestran que los sedimentadores no ayudan para el mejoramiento de
la calidad fsico-qumica del agua proveniente del ro Bravo. Los
slidos , acumulados son arrastrados por el flujo hacia los filtros,
de donde se conducen al tanque de regulacin, mermando la calidad
del agua producida en la planta. De mantenerse el tipo de
potabilizacin para el que fue diseada la planta los sedimentadores-
pulsadores debern de rehabilitarse o cambiar su uso a solamente
sedimentadores.
4.3.3 Filtros.
4.3.3.1 Descripcin de los componentes del filtro.
Los filtros son del tipo BIFILTRO, de corrientes inversas. En
ellos se utiliza un lecho filtrante, que hace un recorrido al mismo
tiempo de abajo arriba y de arriba abajo, recogindose el agua
filtrada en su parte central. El filtro est compuesto por lo
siguiente:
Alimentacin de agua a filtrar, que se separa en dos flujos, uno
de los cuales se dirige hacia el fondo de la unidad y el otro hacia
la superficie del lecho filtrante.
Falso fondo, provisto de boquillas de cola larga, sumergidos en
una capa de grava de soporte.
Una capa de arena filtrante, de granulometra homognea en toda su
altura.
Un sistema de tuberas, para recoleccin de agua filtrada,
embebidas en la parte central del lecho filtrante, que vierten en
el canal lateral de recoleccin.
Canal de recoleccin de agua de retrolavado, ubicado arriba del
canal de recoleccin de agua filtrada, de donde el agua se evacua
mediante una tubera al canal de desage.
4.3.3.2 Funcionamiento original y limitaciones de un
bifiltro.
En realidad, este tipo de filtro es la superposicin de dos
filtros semejantes, que trabajan con flujos inversos de igual
velocidad de filtracin y con la misma prdida de carga. Estos dos
flujos bloquean la arena en su posicin inicial, por lo que no se
produce elevacin alguna de la misma, durante la filtracin.
Este sistema de funcionamiento slo es posible como consecuencia
de la homogeneidad del lecho filtrante, en toda su altura. Si la
arena fina se concentrara en la parte superior, el atascamiento
seria muy rpido en la superficie, casi todo el caudal pasara de
abajo hacia arriba y se producira una rpida perforacin de la capa
filtrante inferior. De este modo resultara muy utpica la ventaja
inicial que es duplicar la tasa de filtracin por m2.
Un regulador, controla el caudal de la salida del agua filtrada
en funcin del nivel de agua en el filtro, realizndose previamente
la equireparticin entre las dos capas filtrantes, este regulador,
en todos los filtros, esta fuera de servicio desbordndose el agua
cuando se tapan.
4.3.3.3 Retrolavado de los bifiltros.
El lavado ha de ser muy eficaz, pero no debe provocar la
expansin de la arena. Se realiza con agua y aire, inyectados
simultneamente a velocidades adaptadas a la talla de la arena y a
la naturaleza de las partculas retenidas en el lecho filtrante. En
casos de partculas aglutinantes, pesadas y abundantes se recomienda
un sistema de lavado mediante pulsacin, patente de Degrmont.
Para este caso, donde se procesa agua con baja turbiedad, el
sistema de lavado de los filtros est diseado bajo otro principio.
Dicho lavado se efecta con agua y aire, cada uno de los flujos se
conduce y distribuye por su propio sistema hasta la batera de los
filtros. El agua para el retrolavado del filtro se extrae del
tanque de regulacin, mediante un equipo de bombeo con
caractersticas calculadas especialmente para este fin. El agua de
retrolavado se lleva hasta los filtros por una tubera de AC de 6
pulg, de la cual, para cada filtro se derivan dos lneas, una de 6
pulg y otra de 4 pulg. La lnea de 6 pulg se introduce en el bajo
dren del filtro, mientras la otra tubera de 4 pulg se introduce ms
arriba, en el canal lateral del filtro asignado para la recoleccin
de agua filtrada. De tal manera, el agua de retrolavado puede ser
distribuida en la parte inferior del lecho filtrante mediante el
sistema embebida en el centro del lecho.
El aire comprimido se distribuye por otro sistema de tuberas de
AC de 4 pulg, de donde cada filtro se alimenta mediante un ramal
introducido en la parte superior del bajo dren, ms arriba de la
lnea de agua de 6 pulg. Las caractersticas del compresor estn
seleccionadas para suministrar un determinado flujo de aire en el
perodo de retrolavado del filtro. Cada lnea de flujo entrante al
filtro est provista con su propia vlvula, lo que permite aplicar el
procedimiento y la secuencia requerida en este proceso.
El agua de retrolavado vierte a la canaleta de recoleccin, de
donde se evacua al canal de desage, mediante una tubera vertical de
4 pulg, localizada al lado opuesto del filtro.
El retrolavado del filtro, en este caso, se debe de efectuar
siguiendo los pasos descritos a continuacin:
1) Cerrar la entrada del agua decantada al filtro, mediante las
compuertas en la caja de entrada.
2) Cerrar la vlvula en la tubera de la salida de agua filtrada,
mediante la vlvula instalada de 8 pulg.
3) Abrir simultneamente la vlvula de aire de 4 pulg y la de agua
del mismo dimetro, para efectuar el lavado de la capa filtrante
superior.
4) Cerrar la vlvula de aire y abrir la vlvula de la lnea
inferior de agua de 6 pulg, realizando as simultneamente el lavado
profundo de ambas capas filtrantes.
5) Cerrar la vlvula de agua de 4 pulg y seguir unos minutos slo
con el agua proveniente desde el fondo del filtro, para evacuar el
aire atrapado en el lecho filtrante.
6) Cerrar la lnea de 6 pulg, cuando el lavado este realizado y
volver a empezar el nuevo ciclo de filtracin, abriendo las
compuertas en la entrada del filtro y a la salida del agua
filtrada.
Cabe mencionar, que el retrolavado de los filtros juega un papel
predominante en la eficiencia del proceso de filtracin. El objetivo
principal del retrolavado es crear una turbulencia en el lecho para
poder desprender los slidos adheridos sobre la arena y evacuarlos
fuera del filtro, junto con los slidos depositados entre los granos
del lecho filtrante. En este caso, la expansin del lecho es
insignificante, aproximndose al lmite mnimo aceptable, dentro del
cual no se pierde el material filtrante, ni se ocasiona el surtido
hidrulico del mismo. De esta manera el lecho no se logra fluidizar
y expandir, las impurezas se quedan depositadas entre los granos de
la arena, es decir, el proceso de retrolavado resulta muy afectado.
La gran desventaja de esta forma de lavado es la excesiva cantidad
de agua que se gasta para obtener un lavado efectivo del lecho
filtrante4.3.3.4 Estado actual y deficiencias de funcionamiento de
los filtros.
El mdulo norte (planta 2) cuenta con 4 filtros, mientras el
mdulo sur (planta 1) tiene 5 filtros, uno de los cuales fue
construido en los aos de 1992-1993, por la necesidad de aumentar la
capacidad de la planta. Cada filtro cuenta con un rea filtrante de
9 m2, o un total de 81 m2 para los dos mdulos en la planta (ver el
punto 4.8.1). Los filtros en el mdulo 1 se pueden observar en la
foto 20, anexo 4.10 (Tomo II).
El lecho filtrante, est constituido de grava con dimetro que
vara de 5 a 70 mm, talla efectiva de 10 mm. Cabe sealar, que la
arena fue removida de la unidad, puesto que las prdidas hidrulicas
ocasionadas por el paso de la gran cantidad de agua, provocaban
derrames de la misma y de este modo, no fue posible suministrar la
cantidad de agua demandada por la poblacin (foto 21, anexo 4.10
(Tomo II).
Los filtros se alimentan de la canaleta comn (foto 22, anexo
4.10, Tomo II) que conduce el agua decantada hasta la caja de
entrada de cada filtro (fotos 23, 24 y 25, anexo 4.10, Tomo II),
donde el caudal se separa en dos flujos, uno de los cuales se
dirige hacia la superficie del lecho filtrante y el otro, hacia el
falso fondo de la unidad, mediante una tubera de AC de 6 pulg
(fotos 26, 27, 28, 29, 30, y 31, anexo 4.10, Tomo II). El falso
fondo de los filtros est provisto de boquillas de cola larga,
sumergidos en la capa de grava.
La recoleccin de agua filtrada se efecta mediante un sistema de
14 tuberas de PVC de 8 pulg, provistas con boquillas mltiples. Las
tuberas de recoleccin estn colocadas en la parte central del lecho
filtrante y descargan el agua filtrada en la canaleta lateral de
recoleccin, localizada abajo de la canaleta de evacuacin del agua
de retrolavado. De la canaleta, el agua filtrada, se descarga a las
cajas de agua filtrada (fotos 32, 33 y 34, anexo 4.10, Tomo II),
mediante un tubo de acero de 8 pulg.
Las cajas de agua filtrada en el mdulo sur (planta 1) estn
interconectadas mediante una tubera de acero de 16 pulg, de la cual
se deriva una tubera de acero de 14 pulg que conduce el agua al
tanque de regulacin (fotos 35 y 36, anexo 4.10, Tomo II).
En el mdulo norte (planta 2) el agua filtrada se conduce
mediante canales cubiertos, desde las cajas hasta el tanque de
regulacin (foto 3, anexo 4.10, Tomo II).
Actualmente, el retrolavado de los filtros se realiza por la
noche, cuando la demanda es mnima, debido a la gran cantidad de
agua que se utiliza para este procedimiento. Los filtros se
retrolavan cada 24 horas mediante aire y agua limpia, suministrada
del tanque de almacenamiento al flujo ascendente. El agua y el aire
se introducen en el falso fondo del filtro mediante tuberas de AC
de 6 y 4 pulg, respectivamente y se distribuye uniformemente
mediante las boquillas instaladas en el falso fondo, a 75 cm por
arriba del verdadero fondo del filtro (fotos 38, 39, 40, 41 y 42,
anexo 4.10, Tomo II).
Para la limpieza de la capa superior del lecho est previsto un
ramal de AC de 4 pulg, derivado de la tubera comn que conduce el
agua del retrolavado hacia la batera de los filtros. Esta tubera,
AC de 4 pulg, est dentro del canal por donde se recolecta el agua
filtrada en el ciclo de filtracin, pero durante el lavado, este
canal alimenta el sistema ramificado de PVC de 8 pulg, provisto con
boquillas mltiples y localizado entre la grava, por donde se
distribuye uniformemente el agua en la parte superior del lecho
filtrante.
Cada filtro se retrolava durante 30 minutos utilizando el
compresor de aire de 10 HP (fotos 43 y 44, anexo 4.10, Tomo II) y
los equipos que bombean a la red de distribucin: de 125 y 100 HP
para el mdulo norte (planta 2), de donde se conduce hasta la
batera, mediante tubera de AC de 4 pulg y equipo de 125 HP para el
mdulo sur (planta 1), de donde se conduce hasta los filtros de este
mdulo con tubera de AC de 6 pulg (fotos 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51,
52 y 53, anexo 4.10, Tomo II).El agua de retrolavado pasa por el
filtro con gran presin e intensidad, causando disturbios de la
grava, as como el arrastre dentro de las tuberas de recoleccin de
agua filtrada. En el mdulo sur se puede observar una de estas
tuberas, arrojadas a la superficie de uno de los filtros, por la
intensidad excesiva del flujo de retrolavado (foto 54, anexo 4.10,
Tomo II).
El agua de retrolavado se recolecta en las canaletas laterales
ubicadas arriba del canal de recoleccin de agua filtrada, en la
parte superior de los filtros. De esta canaleta el agua se evacua,
mediante una tubera vertical de AC de 4 pulg, al canal lateral de
desage, para ser descargada al ro Bravo sin ningn tratamiento
previo (foto 55, anexo 4.10, Tomo II).
Cabe anotar que las canaletas de recoleccin de agua de
retrolavado han sido complementadas con un muro colocado dentro de
la canaleta con el fin de retener la arena y reducir las perdidas
de este material cuando los filtros operaban con arena. De esta
manera la canaleta resulta dividida en dos cmaras, conectadas
mediante un tubo de 2 pulg, por donde el agua de la primera cmara
pasa a la segunda para ser evacuada de la canaleta (foto 56, anexo
4.10, Tomo II).
Debido a la gran cantidad de agua que se utiliza en el lavado de
los filtros, resulta que este muro obstruye el paso de agua y el
tubo de 2 pulg no tiene suficiente capacidad para que el agua sucia
del retrolavado sea evacuada rpidamente de la canaleta. Esto
provoca el derrame del agua sucia en los otros filtros, mezclndose
con el agua decantada que entra al filtro.
El aislamiento de cada filtro se efecta con la suspensin del
flujo, mediante las dos compuertas instaladas en la caja de entrada
de cada filtro. Durante la visita en la planta, efectuada del 18 a
23 de febrero de 2001, se observ que muchas compuertas de entrada
estn rotas, otras obstruidas y, en el mdulo sur, varios filtros
carecen de dichas compuertas (foto 57, anexo 4.10, Tomo II).
Por otra parte, las vlvulas batientes, tipo CLAPET, para el
control del flujo, a la entrada de los filtros, estn deterioradas y
no cuentan con tapas batientes, de tal manera que no hay control
del flujo a los filtros (foto 58, anexo 4.10, Tomo II).
Es semejante la situacin de las vlvulas y los accesorios
colocados en las tuberas del sistema de agua para retrolavado,
varias vlvulas no cierran completamente, incluyendo las vlvulas
instaladas en la tubera de 8 pulg del agua filtrada, por lo que no
se puede operar y asegurar el funcionamiento correcto de la unidad
durante el ciclo de filtracin, ni efectuar y controlar el proceso
de retrolavado de las unidades de filtracin (foto 57, anexo 4.10,
Tomo II).
4.3.3.5 Recomendaciones para el proceso de filtracin.
Para obtener el efecto deseado en el tratamiento del agua, se
recomienda remodelar todos los filtros, de forma que funcionen como
convencionales, o sea, con una sola direccin de flujo descendente y
con material filtrante de arena.
Para la operacin correcta de los filtros se recomienda la
rehabilitacin de la parte electro-mecnica y cambiar todos los
accesorios deteriorados, incluyendo la automatizacin de
retrolavado, con el fin de mejorar el control del proceso y
facilitar la tarea al personal de operacin (apartados 2.2.4 y
2.2.5).
En el retrolavado de los filtros, tipo convencional, tambin se
utiliza aire y agua, puesto que un lavado combinado proporciona
mayor abrasin entre los granos del medio filtrante y facilita el
desprendimiento y la evacuacin de los slidos depositados entre los
granos. En el caso de filtros convencionales con empaque de arena,
se requiere menor cantidad de agua para el retrolavado eficiente
del lecho, puesto que la expansin admisible del mismo es del orden
del 25 al 30%, lo que permite la rpida evacuacin de slidos
acumulados en el filtro.
Con la remodelacin propuesta se mejorar significativamente la
calidad del agua producida, obteniendo un gasto total de 225 l/s de
agua tratada de los filtros, de los dos mdulos de la planta,
cumpliendo con la NOM-127-SSA-I para consumo humano. La capacidad
de los filtros se ha calculado con base a un rea filtrante total de
81 m2, estimando una tasa de filtracin de 10 m3/m2/h (ver el punto
4.8.2.2 del presente documento).
4.3.4 Instalaciones complementarias de la planta.
4.3.4.1 Sistema de desinfeccin y adicin de polmero.
Cloracin.
La precloracin y la postcloracin en la planta, se efecta con gas
cloro, Cl2, suministrado en contenedores de 908 kg (fotos 60 y 61,
anexo 4.10, Tomo II). El cloro se adiciona al agua en forma de
solucin, producida a partir del gas cloro y agua limpia. La solucin
compuesta de cido hipocloroso (HOCl) y cido hipoclorhdrico (HCl),
formados como resultado de la mezcla con el gas cloro, segn la
reaccin qumica: Cl2 + H2O = HOCl + HCl, se utiliza para desinfectar
el agua filtrada en el tanque de regulacin y para precloracin del
agua cruda en los dos crcamos de bombeo.
El agua requerida para la dilucin del cloro se proporciona
mediante una extensin de PVC de 1 pulg (fotos 62 y 63, anexo 4.10,
Tomo II), derivada de la tubera de impulsin que alimenta la red de
distribucin de la zona norte. La derivacin se hace inmediatamente
despus de los dos equipos de bombeo instalados sobre el tanque de
almacenamiento, donde se cuenta con una presin de alrededor de 80
lb/pulg2, generada de las dos bombas (100 y/o 125 HP) asignadas
para el abastecimiento de la zona norte de la ciudad.
Por otra parte, existe una bomba auxiliar de 3 HP (foto 64,
anexo 4.10, Tomo II) conectada al Pulsador del mdulo 2; que puede
proporcionar el agua para la dilucin del gas cloro, en el caso de
alguna falla en la lnea de PVC de 1 pulg, derivada de la red de la
zona norte.
La solucin se conduce a los crcamos de bombeo mediante una
tubera de PVC, donde se efecta la precloracin del agua cruda. La
desinfeccin final se realiza en el tanque de regulacin, mediante
una tubera de PVC de 1 pulg, introducida en una de las cajas de
agua filtrada del mdulo 2, (foto 65, anexo 4.10, Tomo II).El gas
cloro se dosifica mediante cloradores tipo Wallce & Tiernan
(fotos 66, 67, 68, 69 y 70, anexo 4.10, Tomo II), operando en un
rango de 100 a 500 lb/da. La dosificacin del cloro se ajusta, de
modo que se garantice un cloro residual libre, mayor o igual a 1
mg/l en la salida de la planta. Por lo general, el dosificador en
la planta opera a 150 lb/da (69 kg/da) de gas cloro, consumiendo as
un contenedor de 908 kg de Cl2 en 13 das.
Cuando, en la salida de la planta, se detecta que la
concentracin del cloro libre, es menor que 0.5 mg/l -el lmite
inferior que establece la NOM-127-SSA-I-, se aumenta la dosis de
cloro. Cabe hacer notar, que la dosis mxima de cloro, alimentado en
la planta, es de 250 lb/da, equivalente a 115 kg/da de Cl2.
Con base en los datos para el consumo diario de cloro, antes
descritos, fue cuantificada la dosis de cloro que se adiciona por
cada litro de agua cruda extrada. Los clculos se hicieron para el
gasto ordinario de 150 lb/da y para los casos extremos, cuando se
consumen 250 lb/da de cloro, estimando un gasto promedio diario de
385.66 l/s, produciendo un volumen de 33,321 m3/da (ver el punto
4.4.1). El cloro dosificado en la planta vara de 2.07 a 3.45 mg/l
de Cl2 por litro de agua.
El tiempo de contacto del cloro con el agua -tiempo de retencin
hidrulica-, en el tanque de regulacin, calculado con base al flujo
promedio diario de 385.66 l/s y la capacidad til del tanque de
regulacin, 1000 m3 (punto 4.3.5.1), es de 40 min, tiempo suficiente
para completar la oxidacin de la mayor parte de la materia orgnica
presente en el agua.
Cabe mencionar, que la dosis de cloro que se utiliza en las
plantas, con agua proveniente de fuentes superficiales, es del
orden de 4 a 6 mg/l. En este aspecto, en la planta se consume menor
cantidad del cloro, debido a la excelente calidad del agua del ro
Bravo, descrita en el punto 4.2 del presente documento.
El cloro consumido realmente por la materia orgnica y los
metales presentes en el agua cruda, se puede cuantificar por la
diferencia entre el cloro dosificado en el agua cruda y su
concentracin a la salida del tanque de regulacin. Ms adelante (en
el punto 4.6.3.1, grfica 22), se presenta la concentracin del cloro
residual libre, monitoreado cada semana, por personal del SIMAS,
para el perodo de 1998 al 2000.
La cantidad de cloro que realmente se consume para la oxidacin
de los metales y los otros contaminantes, presentes en el agua a
tratar, es del orden de 1 a 1.5 mg/l, lo que indica muy baja
concentracin de la materia orgnica y de los metales presentes en el
agua cruda.
Polmero catinico.
Para el tratamiento del agua en la planta se utiliza un polmero
catinico, tipo Catfloc K-5, producido por Calgn y suministrado a la
planta en forma de solucin, en tanques plsticos de 50 L. Este
polmero, se adiciona en el crcamo de bombeo, donde al agua cruda se
le dosifica una cantidad de 20 gotas por minuto, de la solucin
original, (foto 7, anexo 4.10, Tomo II).La mezcla del polmero con
el agua se efecta en las tuberas de impulsin, desde el crcamo de
bombeo hasta las unidades de floculacin decantacin. Cabe anotar,
que el polmero slo se suministra al agua en los casos de alta
turbiedad (mayor de 5 UTN), originada por las lluvias.
4.3.4.2 rea administrativa, subestacin elctrica y control de
motores.
La planta cuenta con un edificio administrativo, donde se ubica
la oficina de administracin, la oficina tcnica y el laboratorio de
la planta (foto 72, 73 y 74, anexo 4.10, Tomo II).La planta est
equipada con subestacin elctrica, rea de tableros elctricos como
centro de control de motores o CCM (foto 75, 76, 77 y 78, anexo
4.10, Tomo II), almacn para los contenedores de cloro, rea de
aplicacin de cloro, taller mecnico para reparaciones de la planta y
de la red de distribucin. Las tuberas y los accesorios, para
reparacin y/o ampliacin de la red, se almacenan al aire libre.
4.3.5 Tanque de regulacin y rgimen de bombeo.
4.3.5.1 Descripcin y equipos de bombeo.
El tanque de regulacin es subterrneo, ubicado en el rea entre
los filtros de los dos mdulos. El agua producida de los filtros se
vierte en este tanque, de donde, por bombeo, se alimenta la red de
distribucin de la ciudad. El tanque tiene una estructura de
concreto armado de forma rectangular, con dimensiones de 15 x 21 x
3.3 m y volumen de 900 m3.
El agua del tanque se extrae mediante 6 equipos de bombeo,
ubicadas en dos grupos sobre la losa del tanque.
El primer grupo se compone de 4 equipos, dos de 125 HP y dos de
100 HP, que bombean a la red de la zona centro, mediante tres
tuberas de AC de 10 pulg y una de 8 pulg. El segundo grupo,
compuesto de dos bombas de 100 y 125 HP, alimenta la zona norte de
la ciudad, mediante dos tuberas de AC, de 10 y 8 pulg, que se unen
en un registro ubicado en la calle Matamoros, fuera del predio de
la planta (foto 81 y 82, anexo 4.10, Tomo II).
El grupo de cuatro equipos est localizado sobre la losa del
tanque de almacenamiento, en su extremo ms cercano al mdulo 1,
mientras el otro grupo de 2 equipos est en el extremo ms cercano al
mdulo 2, (fotos 79 y 80, anexo 4.10, Tomo II).4.3.5.2 Rgimen de
bombeo en el tanque. Aforo de los gastos bombeados.
El tanque de regulacin merece especial atencin, puesto que su
capacidad y el rgimen de bombeo hacia la red, es esencial para el
gasto de operacin de la planta. Prcticamente el gasto que pasa por
la planta se controla en fusin del nivel de agua en el tanque, de
modo que el gasto tratado depende del rgimen de bombeo del tanque e
indirectamente de la demanda de los consumidores.
Debido a su capacidad, dicho tanque no puede amortiguar la
diferencia entre el consumo de agua y el suministro desde el ro. La
irregularidad horaria del consumo impone el mismo rgimen de bombeo
de agua desde el ro y, en este caso, la potabilizadora tiene que
operar con un gasto variable, predeterminado por la irregularidad
en el consumo.
Los aforos de gasto realizados los das 20 y 21 de febrero del
2001, durante 24 horas, en cada una de las 6 lneas de impulsin que
alimentan la red de distribucin, se muestran en el cuadro 4.3.
Cuadro 4.3. Aforo del gasto (en l/s) en las lneas de impulsin
(del tanque hacia la red de distribucin), 20 y 21/02/2001.
HORAlnea 1 de 8 pulg (norte)lnea 2 de 12 pulg (norte)lnea 3 de
10 pulg (centro)lnea 4 de 10 pulg (centro)lnea 6 de 8 pulg
(centro)NORTECENTROTOTAL
18:0050.4088.90125.53103.1175.02139.30303.66442.96
19:0048.6388.90125.53103.7275.02137.53304.27441.80
20:0048.1988.90125.53103.7275.02137.09304.27441.36
21:0048.6388.90126.50112.9375.02137.53314.44451.98
22:0047.7588.90126.50111.0975.02136.65312.60449.25
23:0048.1988.90127.46114.7775.45137.09317.68454.77
0:0048.1988.90140.98112.3275.45137.09328.75465.84
1:0088.4297.23140.98117.8475.02185.66333.84519.49
2:0080.9199.090.00117.4767.26179.99184.73364.72
3:0038.9190.750.00117.2367.26129.66184.48314.14
4:0038.9191.680.00117.2367.26130.58184.48315.07
5:0039.7991.680.00116.6167.26131.47183.87315.34
6:0040.6791.680.00117.8466.83132.35184.67317.02
7:0040.6791.680.00103.1166.83132.35169.94302.29
8:0042.4492.600.00105.6975.02135.05180.71315.75
9:0054.8292.60126.50105.5775.02147.43307.08454.50
10:0047.7592.60126.50107.4175.02140.35308.92449.27
11:0047.7590.75125.92106.1874.59138.50306.68445.18
12:0053.0592.60125.53100.0474.59145.66300.16445.82
13:0047.3192.60125.53106.7974.59139.91306.91446.82
14:0049.5291.68125.92108.0274.59141.19308.52449.72
15:0048.6392.60126.50108.0274.59141.24309.10450.34
16:0048.6391.68126.50108.6374.59140.31309.72450.03
17:0049.5292.60126.50104.9575.02142.12306.47448.59
18:0050.4090.75125.53103.9775.02141.15304.52445.67
Mx.88.4299.09140.98117.8475.45185.66333.84519.49
Min.38.9188.900.00100.0466.83129.66169.94302.29
Prom.49.9291.5792.00109.3773.05141.49274.42415.91
El gasto horario para la zona norte, centro, y el total bombeado
a la red de la ciudad, se muestra en las tres ltimas columnas del
cuadro 4.3. Las tres ltimas filas indican los gastos mximo, mnimo y
promedio para cada zona. El gasto mximo total es de 519.49 l/s, el
mnimo de 302.25 l/s, y el promedio 415.91 l/s, resultando en un
coeficiente de irregularidad horaria de 1.25 (519.49/415.91).
De esta forma se suministran 35,935 m3/da de agua (20 y 21 de
febrero del 2001) para la poblacin de la zonas norte y centro de la
ciudad. Esta cantidad incluye el agua utilizada para el retrolavado
de los bifiltros que se realiza por la noche, cuando la demanda es
mnima. Actualmente en la planta no se controla el agua suministrada
para el retrolavado, para este proceso se utilizan los mismos
equipos que realizan el suministro a la red de distribucin. Como ya
se dijo, el retrolavado requiere de gran cantidad de agua y una
presin especifica, de acuerdo a los manuales de operacin. Los
filtros convencionales empacados con arena, requieren para su
lavado de una tasa de hasta 50 m3/m2h, que equivale a 126 l/s.
En la grfica 4.11 se visualizan los resultados del aforo, el
gasto total para cada zona de la ciudad, as como el gasto total que
sale del tanque. Como se puede apreciar, entre las 2:00 y 8:00 a m,
el gasto total suministrado a la red es del orden de 300 l/s,
mientras en el resto del da el gasto aproximado es de 450 l/s.
En la grfica 4.11 se visualiza el lapso de las 2:00 a 8:00 h,
cuando el bombeo para la zona centro es el mnimo gasto, del orden
de 200 l/s, mientras el bombeo para la zona norte, anda en un
promedio de 141.49 l/s, permanece casi constante durante el da. Un
comportamiento as es caracterstico para zonas donde existen otros
tanques de regulacin entre el consumo y el suministro.
Grfica 4.11. Variacin del gasto alimentado a las zonas norte y
centro.
4.4 Gasto de la plAnta y RGIMEN de OPERACIN.
4.4.1 Anlisis de los gastos aforados en los dos crcamos de
bombeo.
Con el fin de verificar a que variacin del gasto est sometida la
planta, a continuacin se hace un anlisis de los gastos aforados en
cada una de las seis tuberas de impulsin, en los dos crcamos de
bombeo. Los aforos en este lugar se realizaron continuamente
durante 24 horas, los das 19 y 20 de febrero 2001.
La localizacin del sitio y la instalacin de los equipos se
presenta en la foto 83, anexo 4.10 (Tomo II), donde se puede
observar tambin el modo de registro de las mediciones
continuas.
Los resultados de aforo del gasto y la presin para cada lnea de
impulsin se presentan en el cuadro 4.4. Del crcamo 1 el agua se
dirige hacia los dos mdulos de la planta, mediante una lnea de 14
pulg; el crcamo 2 cuenta con dos lneas de impulsin, una para cada
mdulo de la planta.
En las dos ltimas columnas del cuadro 4.4 se presenta el gasto
total del crcamo 2 y el gasto total extrado de los dos crcamos,
respectivamente.
Las tres ltimas filas del cuadro indican el gasto mximo, mnimo y
promedio para cada lnea de impulsin; as como el gasto mximo
horario, mnimo y promedio correspondiente al crcamo 1, crcamo 2 y
al total bombeado del ro Bravo.
Cuadro 4.4. Aforo en las lneas de impulsin de los crcamos de
bombeo, realizado los das 19 y 20/02/2001.HORACrcamo 1Crcamo
2TotalTotal
lnea de 14 pulg
(mod.1 y mod.2)lnea de 12 pulg
(mod.2-norte)lnea de 16 pulg
(mod.1-sur)Car. 2C1 + C2
GASTO
l/sPRESIN
kg/cm2GASTO
l/sPRESIN
kg/cm2GASTO
l/sPRESIN
kg/cm2GASTO
l/sGASTO
l/s
16:00227.790.5691.030.62130.850.62221.88449.67
17:00227.130.5691.980.62120.520.62212.50439.63
18:00137.920.4991.030.62122.080.62213.11351.04
19:40137.920.4991.410.62122.080.62213.49351.42
20:00227.130.4991.030.63125.220.63216.24443.38
21:00227.130.5691.030.63128.350.63219.38446.51
22:00228.780.5691.030.63130.220.63221.25450.03
23:00228.780.5691.030.62130.850.00221.88450.66
0:00138.250.5691.030.62137.110.63228.14366.39
1:0059.250.4260.690.63173.740.63234.42293.67
2:0059.250.4258.790.63173.740.63232.53291.78
3:0059.250.4256.890.63173.740.63230.63289.88
4:0057.610.4256.890.62174.680.63231.57289.17
5:0057.610.4256.890.62174.680.63231.57289.17
6:0057.610.4255.950.62173.740.62229.68287.29
7:00248.530.4956.890.62167.480.62224.37472.90
8:00248.530.5691.030.60136.800.62227.83476.36
9:00247.540.5691.030.60136.170.62227.20474.74
10:00246.880.5660.690.60135.230.62195.92442.80
11:00239.640.5690.650.62135.230.62225.88465.52
12:00241.940.5690.840.62135.230.62226.07468.02
13:00245.240.5691.030.62135.230.62226.26471.50
14:00245.240.5691.030.62137.420.62228.45473.69
15:00245.240.5691.030.62136.480.62227.51472.75
Mx.248.530.5691.980.63174.680.63234.42476.36
Min.57.610.4255.950.60120.520.00195.92287.29
Prom.180.840.5180.040.62143.620.60223.66404.50
El gasto mximo total bombeado del ro es de 476.36 l/s, el mnimo
es de 287.29 l/s y el promedio de 404.5 l/s, resultando en un
coeficiente horario de 1.18 (476.36/404.5), de esta forma se
suministraron 34,948.8 m3/da (19 y 20 de febrero del 2001).
Comparando este gasto con el de los das 20 y 21 de febrero, de
35,935 m3, se puede apreciar que el suministrado del ro durante las
24 horas los das 19 y 20 es menor con 986.3 m3.
Para visualizar los resultados del aforo en las lneas de
impulsin y los dos crcamos de bombeo, a continuacin se presentan
dos grficas que reflejan los datos del cuadro 4.4.
En la grfica 4.12 se presenta la variacin del gasto horario en
cada lnea de impulsin durante las 24 horas, a partir de las 16:00 h
del da 19 hasta las 15:00 h del da 20. Como se puede observar, el
comportamiento del gasto en la lnea de 14 pulg, proveniente del
crcamo 1, se ajusta a la variacin de la demanda para la zona centro
y al total (grfica 4.11).
El gasto que pasa por la lnea de 12 pulg del crcamo 2, el da 19,
empieza con un gasto de 91 l/s, el cual se mantiene sin cambios
durante el da, para ser reducido a 56 l/s a partir de las 0:00 h
del da 20 y a las 7:00 h, otra ves vuelve a su rgimen inicial,
conduciendo 91 l/s hasta el final del aforo.
La operacin de la lnea de 16 pulg est sometida a tres diferentes
regmenes durante las 24 horas de aforo: de 130, 174 y 135 l/s. El
cambio de los gastos en esta lnea coincide con los cambios que se
realizan en la lnea anterior.
Grfica 4.12. Gasto aforado en las lneas de impulsin.
Grfica 4.13. Gasto de los crcamos 1 y 2 y el total extrado.
La grfica 4.13 muestra la variacin del gasto horario en cada
crcamo de bombeo, de acuerdo al cuadro 4.4 durante las 24 horas del
da 19 y 20, as como el gasto total extrado, obtenido al sumar los
gastos correspondientes al crcamo 1 y al crcamo 2. En la grfica
4.13 se observa que el comportamiento del gasto extrado del crcamo
1, es muy similar a la variacin del gasto presentado en la grfica
4.10. La lnea que representa la variacin del gasto, del crcamo 2,
es casi paralela al eje X, manteniendo un gasto casi constante, del
orden de 144 l/s como promedio en el perodo de aforo.
El comportamiento del gasto total es similar a la demanda
bombeada del tanque a la red de distribucin (grfica 4.11),
indicando gastos mnimos de 300 l/s, en el lapso de 2:00 a 6:00 a m,
y los mximos de 468.7 l/s, como promedio en el lapso de 7:00 a
15:00 h. De esta manera, el gasto total bombeado del ro Bravo
depende de tres diferentes gastos de operacin: de 445, 300 y 468.7
l/s, los cuales se pueden distinguir claramente en la grfica
4.13.
La grfica 4.14 muestra el volumen suministrado en m3 que integra
el lapso de 24 horas, del 19 al 20 y el volumen integral alimentado
a la red de distribucin por bombeo del tanque, durante las 24 horas
del da 20 y 21.
Aunque entre los dos aforos, en los crcamos y en el tanque,
existe un desplazamiento de 26 hr, la superposicin de las dos
curvas se ha elaborado con fines ilustrativos para poder entender
la manera de operacin y el rgimen de bombeo establecido.
Grfica 4.14. Volumen integral suministrado del ro y alimentado a
la red de distribucin.
La grfica 4.14 muestra que prcticamente el suministro cubre la
demanda, como lo indica el comportamiento de estas dos lneas, de
este modo, el personal de operacin trata de compensar el dficit de
regulacin en el tanque, comentado anteriormente.
4.4.2 Aforo con molinete en la salida de los dos pulsadores en
la planta.
Durante los das 19 y 20 se hizo aforo con molinete en la
canaleta de recoleccin del efluente de cada pulsador de la planta,
durante 28 horas (de 16:00 a 20:00 hr). Este aforo fue realizado
simultneamente con el aforo en los crcamos de bombeo.
La localizacin de los sitios y el procedimiento en el aforo con
los molinetes se presentan en las fotos 84 y 85, anexo 4.10 (Tomo
II); donde se puede observar tambin el modo de registro de las
mediciones realizadas.
En el cuadro 4.5 se muestran los resultados del aforo del gasto
para cada mdulo; as como el tirante de agua en cada canaleta. En la
ltima columna se presenta el gasto total que pasa por la planta,
obtenido como suma de los gastos de cada mdulo.
Cuadro 4.5. Aforo en las canaletas de recoleccin de los
pulsadores de la planta, efectuado del 19 al 20/02/2001.
No.FECHASUR (mdulo 1)NORTE (mdulo 2)TOTAL
GASTO
HORATIRANTEGASTOHORATIRANTEGASTO
(cm)(l/s)(cm)(l/s)(l/s)
12/19/0117:0030189.22716:4537244.343433.57
219:0030173.39919:4532184.823358.222
321:3530184.08421:3038.5253.807437.89
422:0030182.4422:0839257.12439.56
523:0831187.75323:0038.5250.258438.011
62/20/010:0028167.2020:0833194.051361.253
71:0828163.8611:0023101.006264.867
82:0028163.622:0825117.726281.346
93:0028160.1133:0824108.572268.685
104:0828156.3254:0024108.016264.341
115:0028161.5975:0824126.067287.665
126:0833.5225.7566:0032.5186.919412.675
137:0033.5241.2427:0833229.319470.562
148:0833.5232.3738:0037.5240.343472.716
159:4033.5219.6859:4537251.352471.038
1610:0033.5212.53410:0837227.148439.681
1711:0633.5196.61911:0537.5264.93461.549
1812:0833.5195.04612:0038268.689463.734
1913:0033.5198.67513:0838270.364469.038
2014:0833.5203.63314:0038267.352470.985
2115:1533.5203.33315:1038265.503468.836
2216:0833.5188.41316:0033211.274399.686
2317:2533.5170.25117:1533211.599381.850
2418:0833.5216.04718:0035252.611468.658
2520:0033.5208.59220:0836.5267.08475.672
2620:3833.5196.21820:3036.5267.431463.649
Mx.241.242270.364475.672
Min.156.325101.006264.341
Prom.192.232216.45408.682
El gasto horario tratado en el mdulo 1 vara de 156.325 a 241.242
l/s, con un promedio de 192.232 l/s; mientras para el mdulo 2 este
gasto varia de 101.006 a 270.364 l/s, con un promedio de 216.45
l/s. De esta manera, el gasto total que pasa por la planta vara en
el rango de 264.341 a 475.672 l/s, con un promedio de 408.682 l/s,
durante el aforo del gasto de 28 horas de medicin.
En la grfica 4.15 se visualiza el gasto que pasa por el mdulo 1
y 2, as como el gasto en la planta, aforado de las 16:45 a las
20:38 h, del los das 19 al 20.
Como se puede apreciar, el flujo por el mdulo 1 se mantiene casi
constante: del orden de 160 l/s hasta las 5:00 a m, para aumentar a
ms de 200 l/s durante el resto del tiempo, mientras que el gasto
por el mdulo 2 cambia varias veces durante este perodo.
El comportamiento del gasto total que pasa por la planta, se
define en funcin del flujo que pasa por el mdulo 2 y como se puede
ver en la grfica 4.16, la lnea que representa la variacin del gasto
es similar a la del gasto por el mdulo 2.
Grfica 4.15. Variacin del gasto por cada mdulo de la planta,
aforos 19 y 20/02/2001.
Como se puede apreciar, la distribucin del gasto aforado
favorece al mdulo 2, que procesa 2,093 m3 ms que el 1, sin embargo,
hay que tener en cuenta que el mdulo 1 cuenta con cinco filtros,
mientras que el mdulo 2 tiene cuatro y en este caso, el mayor gasto
se debera de conducir al modulo 1.
4.4.3 Anlisis cruzado de la informacin disponible de los
aforos.
Con el fin de verificar la precisin de las mediciones, se hizo
un anlisis cruzado del gasto aforado en las seis tuberas de
impulsin, en los dos crcamos de bombeo y el gasto que pasa por los
dos mdulos de la planta. Los aforos en estos dos lugares fueron
realizados el 19 y 20de febrero del 2001 continuamente durante 24
horas. En el crcamo de bombeo las mediciones se realizaron por
pitometra, mientras que en los mdulos de la planta se utilizaron
molinetes.
La grfica 4.16 muestra los resultados de este anlisis. Esta
grfica fue elaborada con base en la grfica 4.15, a la cual se le
superpuso el gasto extrado del ro Bravo, calculado en el cuadro 4.4
y presen