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