Comisión Nacional del Agua

MANUAL DE AGUA POTABLE,

ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO

SEGURIDAD EN ACUEDUCTOS

Diciembre de 2007

www.cna.gob.mx

ADVERTENCIA Se autoriza la reproducción sin alteraciones del material contenido en esta obra, sin fines de lucro y citando la fuente. Esta publicación forma parte de los productos generados por la Subdirección General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento, cuyo cuidado editorial estuvo a cargo de la Gerencia de Cuencas Transfronterizas de la Comisión Nacional del Agua. Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento. Edición 2007 ISBN: 978-968-817-880-5 Autor: Comisión Nacional del Agua Insurgentes Sur No. 2416 Col. Copilco El Bajo C.P. 04340, Coyoacán, México, D.F. Tel. (55) 5174-4000 www.cna.gob.mx Editor: Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales Boulevard Adolfo Ruiz Cortines No. 4209 Col. Jardines de la Montaña, C.P 14210, Tlalpan, México, D.F. Impreso en México Distribución gratuita. Prohibida su venta.

Comisión Nacional del Agua Ing. José Luis Luege Tamargo Director General Ing. Marco Antonio Velázquez Holguín Coordinador de Asesores de la Dirección General Ing. Raúl Alberto Navarro Garza Subdirector General de Administración Lic. Roberto Anaya Moreno Subdirector General de Administración del Agua Ing. José Ramón Ardavín Ituarte Subdirector General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento Ing. Sergio Soto Priante Subdirector General de Infraestructura Hidroagrícola Lic. Jesús Becerra Pedrote Subdirector General Jurídico Ing. José Antonio Rodríguez Tirado Subdirector General de Programación Dr. Felipe Ignacio Arreguín Cortés Subdirector General Técnico Lic. René Francisco Bolio Halloran Coordinador General de Atención de Emergencias y Consejos de Cuenca M.C.C. Heidi Storsberg Montes Coordinadora General de Atención Institucional, Comunicación y Cultura del Agua Lic. Mario Alberto Rodríguez Pérez Coordinador General de Revisión y Liquidación Fiscal Dr. Michel Rosengaus Moshinsky Coordinador General del Servicio Meteorológico Nacional C. Rafael Reyes Guerra Titular del Órgano Interno de Control Responsable de la publicación: Subdirección General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento

Coordinador a cargo del proyecto: Ing. Eduardo Martínez Oliver Subgerente de Normalización La Comisión Nacional del Agua contrató la Edición 2007 de los Manuales con el

INSTITUTO MEXICANO DE TECNOLOGÍA DEL AGUA según convenio CNA-IMTA-SGT-GINT-001-2007 (Proyecto HC0758.3) del 2 de julio de 2007 Participaron:

Dr. Velitchko G. Tzatchkov M. I. Ignacio A. Caldiño Villagómez

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CONTENIDO

Página

1 DIAGNÓSTICO ................................................................................................. 6 1.1. CAPTACIÓN ................................................................................................. 11 1.1.1 Captación de aguas subterráneas............................................................... 11 1.1.2 Captación de aguas atmosféricas ............................................................... 16 1.1.3 Captación de aguas superficiales................................................................ 16 1.2. LÍNEAS DE CONDUCCIÓN.......................................................................... 17 1.2.1 TUBERIAS .................................................................................................. 20 1.2.2 Plantas de bombeo f ................................................................................... 31 1.2.3 Estructuras de protección............................................................................ 33 1.2.4 Accesorios................................................................................................... 34 1.3. POTABILIZACIÓN......................................................................................... 35 1.3.1 Desinfección................................................................................................ 35 1.3.2 Planta Potabilizadora .................................................................................. 35 1.4. OPERACIÓN DE UN ACUEDUCTO ............................................................. 36 1.4.1 Accesos....................................................................................................... 37 1.4.2 Energía eléctrica ......................................................................................... 38 1.4.3 Personal de apoyo ...................................................................................... 39 2 MEDIDAS PREVENTIVAS................................................................................ 40 2.1. PROTECCION .............................................................................................. 40 2.1.1 Captación .................................................................................................... 42 2.1.2 Conducción ................................................................................................. 44 2.2. VIGILANCIA .................................................................................................. 44 2.3. MANTENIMIENTO ........................................................................................ 48 2.3.1 Corrosión..................................................................................................... 49 2.3.2 Prevención de la incrustación...................................................................... 50 2.3.3 Conducción ................................................................................................. 52 2.3.4 Sistema eléctrico ......................................................................................... 52 2.3.5 Dispositivos de control y protección en la línea de conducción................... 53 2.3.6 Equipos de bombeo .................................................................................... 55 2.3.7 Subestación eléctrica .................................................................................. 56 2.3.8 Motor de combustión interna a diesel.......................................................... 56 2.3.9 Cabezal de engranes .................................................................................. 56 2.3.10 Prácticas de seguridad .............................................................................. 57 3 MEDIDAS CORRECTIVAS ............................................................................... 59 ANEXO A-1 .......................................................................................................... 62 CUESTIONARIO PARA EVALUAR EL RIESGO EN ACUEDUCTOS ................. 62 ANEXO A-2 .......................................................................................................... 69 PROYECTO DE LÍNEAS DE CONDUCCIÓN...................................................... 69 ANEXO A-3 .......................................................................................................... 75 DESASTRES NATURALES ................................................................................. 75

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INTRODUCCIÓN En las últimas cuatro décadas, se ha observado un crecimiento acelerado de la población del país lo que ha provocado graves problemas en cobertura y calidad de los principales servicios, donde destaca el agua potable entre otros. A medida que la población ha crecido, las demandas de agua han aumentado, mientras que la oferta del líquido permanece invariable, por ello el manejo de este recurso se ha hecho complejo y conflictivo; se agrava aún más por fenómenos extraordinarios como las sequías. Este crecimiento poblacional ha ocasionado la adopción de soluciones provisionales insuficientes, que reducen la eficiencia en el manejo de este vital recurso. Además de lo anterior, los sistemas de abastecimiento están expuestos a diversos fenómenos destructivos que agravan la situación, bien sean de índole natural o de origen social. Como parte de las acciones encaminadas para reducir el impacto de los eventos que se conjugan en esta problemática, se ha preparado el presente manual. Se hace notar que el alcance de esta obra cubre sólo la parte del sistema de abastecimiento comprendida desde la fuente de abastecimiento hasta la entrega del agua en bloque sin incluir los aspectos de regulación y de la distribución. Una de las preguntas que surgen a los encargados de la operación y mantenimiento de los acueductos, es si la población a la que surte el acueducto cuenta con todas las herramientas y medidas emergentes para considerar el suministro de aguó potable segura y sin riesgo ante todo tipo de fenómenos. Para responder a esta pregunta, se debe atender a una serie de cuestionamientos, los cuales les darán la respuesta. Estos son los siguientes: La primera pregunta que surge es sí la población que abastece el acueducto cuenta con más de una fuente de abastecimiento, en caso de tener una sola fuente y al fallar el acueducto en el suministro de agua potable se encuentra en gran riesgo. Otra interrogante que salta a la vista es, si se tiene más de una fuente: de abastecimiento, los sistemas se encuentran interconectados, ya que en caso negativo una parte de la población se quedará sin suministro al fallar uno de los acueductos. Relativo al mismo tema de las fuentes de abastecimiento, se tienen las preguntas del estado en que se encuentran las obras de toma, sus mecanismos de operación. ¿Se encuentran en buen estado?, el mantenimiento que se le proporciona ¿Es satisfactorio y frecuente?, la calidad del agua que se tiene en la fuente ¿Es adecuada y se efectúan análisis frecuentes para comprobar su composición?, el gasto disponible, ¿Es adecuado a las necesidades y se tiene la potencialidad necesaria a corto y mediano plazo?

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Relativo a la línea de conducción, ¿Se conoce el estado en que se encuentra la tubería, si no existe corrosión, si se ha revisado interiormente y no se tienen incrustaciones que reduzcan el gasto requerido?, las válvulas de AEA y de desagüe ¿Se tienen?, y en caso afirmativo ¿Están en buen estado?, ¿Se les da mantenimiento preventivo frecuente?, ¿Se encuentran protegidas y vigiladas las cajas de válvulas? Asociado al acueducto, se encuentran las estructuras de protección como son: las torres de oscilación, cámaras de aire, tanques unidireccionales, cajas rompedoras de presión, tanque de regulación, etc. Para estas estructuras es necesario conocer, en primer lugar, si existen, su estado físico, la protección con que cuentan, su mantenimiento preventivo, etc. Una parte importante en un acueducto son las plantas de bombeo. Estos elementos requieren atención especial debido a la gran cantidad de partes que son susceptibles de fallar y que pueden poner en riesgo el abasto de agua potable; entre estos elementos se encuentra una falla en el suministro de energía eléctrica, ¿Se dispone de energía alterna?; puede existir una falla en las bombas o motores, en los controles mecánicos o eléctricos o en las válvulas, ¿Se tienen elementos de reserva, o almacén de refacciones?; la planta de bombeo ¿Está cercada y vigilada constantemente?. Finalmente, una de las partes más importantes de un acueducto y que no forma parte directa de él son los caminos de acceso; ¿Existen, están en buen estado y son transitables todo el año? La respuesta a las interrogantes anteriores, nos darán una idea del grado de seguridad en que se encuentra el acueducto y el suministro de agua en bloque a una población; en la Tabla I del Anexo I se plantea una serie de preguntas en forma tabular, con tres respuestas a cada pregunta. Si la respuesta a la pregunta se encuentra en la tercera columna, el suministro de agua a la población tiene un cierto riesgo de suspenderse, o en caso de presentarse la falla no se está en condiciones de un pronto restablecimiento del servicio dependiendo de la interrogante planteada; en cambio por cada respuesta que se localiza en la primera columna, el riesgo de falla en el suministro disminuye. En una encuesta realizada a diversos organismos operadores de la República Mexicana, a preguntas que aparecen en la Tabla 2 del Anexo I, se obtuvieron la respuesta de 53 acueductos, con los resultados principales que se muestran en las Figuras. A a D De estos resultados, salta a la vista que el 68% de las poblaciones no cuentan con fuentes alternas de suministro de agua y el 68% de las fuentes no tienen vigilancia permanente. Estos únicos resultados por si mismo dan una idea del grado de vulnerabilidad a que están sujetos los suministros de agua de acueductos de la mayoría de las poblaciones de la República Mexicana.

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De la encuesta, se observa que existe falta de vigilancia en elementos que forman parte del acueducto, como son la planta potabilizadora, donde el 72% de las plantas están vigiladas, o en las plantas de bombeo, donde únicamente el 47% de ellas cuenta con vigilancia continua. Otro de los aspectos notorios es la falta de fuentes alternas de energía eléctrica; aproximadamente el 98% de las plantas de bombeo no cuentan con ella y uno de los problemas más comunes en la falta de suministro de agua es la interrupción en la corriente eléctrica. Finalmente, las válvulas aún protegidas mediante cajas u otro dispositivo, presentan en muchos casos violación de esta protección a causa de vandalismo.

Figura. A Resultado de la encuesta de la obras de toma

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Figura.B Resultado de la encuesta en la línea

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Figura. C Resultado de la encuesta en las plantas de bombeo

Figura.D Resultado de la encuesta en potabilización

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1 DIAGNÓSTICO El enfoque del presente Manual de Seguridad de Acueductos, es el establecimiento de las acciones necesarias que permitan garantizar la seguridad del suministro de agua potable en bloque. En la mayoría de las localidades, normalmente el abastecimiento de agua potable se realiza a través de una sola captación y una sola línea de conducción, por lo que la seguridad en el suministro de agua es baja, pudiendo presentarse deficiencias en el servicio debido a que los sistemas de abastecimiento están expuestos a diversos fenómenos, sean de índole natural, accidental o de origen social, por lo que se deberán tomarse acciones encaminadas a reducir el impacto de estos fenómenos. El conocimiento de un sistema de suministro de agua potable en bloque, se hace a través de inspecciones a los elementos que lo componen, con entrevistas con el personal que lo opera y adicionalmente con encuestas a los usuarios relativas a la calidad del servicio. Complementando estas actividades, se requiere tener conocimiento de las condiciones topográficas actuales y de la geotécnia, ya que al paso de los años pudieran presentar alteraciones en relación a las condiciones presentadas en el proyecto original, debido a asentamientos del terreno, deslaves, excavaciones, etc. así como tener la hidrología del sistema y los datos básicos actualizados para, en caso necesario, estudiar su funcionamiento hidráulico. El diagnóstico técnico de la situación actual de un sistema de suministro de agua potable en bloque, se basa en una descripción clara y concisa del estado que guardan sus componentes, identificando las situaciones prevalecientes que en un momento determinado, podrían afectar el suministro de agua potable o que propicien interrupciones frecuentes en el mismo. Para la realización de un diagnóstico técnico de la situación actual, es conveniente iniciar los recorridos del sistema de suministro de agua potable en bloque a partir de la captación, continuar por la línea de conducción y sus estructuras así como por el sistema de potabilización o desinfección. Un elemento importante para realizar el diagnóstico lo constituye la conceptualización del sistema. Un sistema de suministro de agua potable en bloque debe estar respaldado en las siguientes acciones principales: • Planeación • Información • Toma de decisiones • Ejecución

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a) La planeación es la preparación de los objetivos que hay que alcanzar en un tiempo dado de las diversas etapas económicas, de desarrollo y de los elementos que han de llevar a cabo su ejecución.

b) La información consiste en obtener, procesar y proporcionar los datos

relevantes sobre el estado actual del sistema, y si es posible de su entorno. La información así obtenida, dará soporte a la planeación y a la toma de decisiones.

c) Tomando en cuenta la planeación del sistema y la información del mismo, se

selecciona la solución definitiva y se dan las órdenes para la ejecución de la solución aprobada.

d) La ejecución asegura la transmisión de las decisiones y órdenes aprobadas,

así como la implantación de los planes aprobados. Con la finalidad de contar con los principales signos que permitan evaluar la eficiencia del sistema de suministro de agua potable en bloque, a continuación se describen las estructuras más frecuentes, las cuales se componen de: • Captación • Conducción • Potabilización En la FIGURA 1.1 se muestran los componentes de un sistema de entrega de agua potable en bloque. La operación de un acueducto debe ser continua y eficiente, debiendo tener presente principalmente las siguientes obras complementarias: • Accesos • Fuentes de energía • Apoyos En la FIGURA 1.2 se muestran las obras complementarias que nos permiten efectuar una operación continua y eficiente de un acueducto. Una vez bosquejados cada uno de los componentes del acueducto, se debe conocer cuál es el estado actual de cada uno de ellos, para lo cual se partirá de una serie de diagnósticos, los que se describen a continuación.

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Figura. 1.1 Componentes de un sistema de entrega de agua potable en bloque

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Figura. 1.2 Operación de un sistema de abastecimiento de agua notable

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Figura. 1.3 Tipos de captación

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1.1. CAPTACIÓN Las captaciones, para su estudio y diagnóstico, están agrupadas según el lugar donde se obtiene el líquido, los cuales son, FIGURA.1.3: • Agua subterránea • Agua atmosférica • Agua superficial 1.1.1 Captación de aguas subterráneas Las aguas subterráneas se captan a través de: • Pozo • Manantial

1) Pozos Un pozo se define como una perforación profunda que conecta con un acuífero, ademado de mampostería, concreto o acero y generalmente equipado con un conjunto bomba motor. Sin considerar la errónea localización del pozo y asumiendo que ésta es adecuada, existen numerosas razones para que un pozo funcione en forma ineficiente, reduciendo paulatinamente con el tiempo el suministro de agua a la localidad. En el medio de explotación de aguas subterráneas es conocida la frecuencia con la que los pozos funcionan ineficientemente, incluso pozos que se suponen eficientes, no lo son. La ineficiencia se puede deber a (FIGURA. 1.4): • Defectos de diseño • Defectos constructivos • Defectos operacionales • Problemas regionales

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Figura 1.4 Causas de ineficiencia en pozos

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a) Defectos de diseño En general, en todos los proyectos ejecutivos se suelen presentar, desde su origen, defectos en el diseño, en cuanto a los pozos no están exentos de esta eventualidad. Las deficiencias se presentan o resultan una vez que entra en operación el pozo, por lo que hay necesidad de diagnosticar si la falla es imputable al diseño. Las fallas más frecuentemente detectadas en el diseño de pozos suelen ser: • Pozos incompletos • Cedazo en exceso • Falta de cedazo • Información litológica inadecuada • Filtro granular, cedazo mal diseñado • Aforo mal realizado o interpretado • Selección inadecuada de la bomba • Defectuosa protección sanitaria o química del pozo

b) Defectos constructivos Si todos los puntos de la etapa de diseño del pozo son correctos, hay necesidad de investigar como fue el desarrollo de su construcción, pues su deficiencia se ve reflejada en la ineficiencia del mismo. Los defectos en la etapa constructiva se pueden obtener de las bitácoras levantadas durante la construcción, pues en ellas es posible detectar alguna de las siguientes deficiencias: • Fluidos de perforación inadecuados • Falta de desarrollo del pozo • Filtro granular mal colocado • Defectos en la colocación del ademe • Falta de verticalidad del pozo • Materiales defectuosos o inadecuados Alguno de estos puntos, adicionalmente a lo que se obtenga en la bitácora de la obra, es posible identificarlos directamente de la observación del pozo.

c) Defectos operacionales Una vez verificados los tres puntos anteriores, hay necesidad de observar cómo se opera el pozo ya que, en general, en los años subsecuentes a su puesta en marcha, las piezas que integran el equipo de bombeo sufren desgaste, pudiéndose diagnosticar durante la inspección los siguientes defectos: • Falta de mantenimiento del pozo • Falta de mantenimiento en el conjunto bomba-motor • Falta de reposición del filtro granular

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• Arranques y paros frecuentes, no programado del equipo de bombeo

d) Problemas regionales En muchas ocasiones los problemas de funcionamiento de un pozo no son originados por ninguna de las causas anteriores sino por alguna de las siguientes: • Abatimiento regional de los niveles freáticos • Aguas corrosivas • Aguas incrustantes • Bacteria ferruginosas.

1) La explotación del agua subterránea adquiere un perfil cada vez más importante debido, por un lado, al aumento de la demanda ocasionada por el crecimiento de la población, las industrias y las zonas agrícolas de riego, y por otro la disminución en el uso de los escurrimientos superficiales, dada la enorme contaminación que presentan.

La explotación intensiva de acuíferos provoca el abatimiento del nivel estático, que se manifiesta algunas veces como un aumento de la salinidad.

Se debe investigar si existe algún programa racional de explotación de acuerdo a un balance hidrológico del acuífero. La sobreexplotación regional de un acuífero implica descensos paulatinos del nivel freático. El problema se presenta en una disminución del espesor saturado del acuífero y en consecuencia del caudal explotable, hasta llegar a la situación extrema de que el pozo quede completamente seco, "pozo colgado".

La única solución a esta situación consiste en regular la: explotación regional, hasta permitir la recuperación parcial o total de los niveles. Otra solución consiste en profundizar el pozo, con lo que se prolonga su vida útil.

2) El proceso de la corrosión del agua sobre los ademes metálicos y bombas

implica el deterioro con su paulatina desintegración. En el caso del cedazo, se agrandan las ranuras que permiten la entrada del filtro granular y posteriormente permiten el paso del material del acuífero.

El problema se manifiesta con una presencia, más o menos repentina, de sólidos del filtro granular del pozo. Esta situación va acompañada por un descenso brusco de la capacidad del pozo debido al azolve acumulado dentro del mismo, y si éste alcanza el nivel de la bomba, ésta puede atascarse. En el inciso 3.2.1.8 se amplían los detalles relativos a las causas de corrosión.

3) La incrustación consiste en la precipitación de iones disueltos por las aguas,

sobre la parte metálica del pozo que está en contacto con ellas. Se manifiesta

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por una disminución de la capacidad del pozo al verse obturados los cedazos. Ver el inciso 1.2.1.7 para mayor detalle de incrustación.

4) La bacteria ferruginosas, no perjudiciales a la salud, oxidan y precipitan el

hierro y manganeso disuelto en el agua, que junto con los organismos presentes en el agua forman una masa gelatinosa que obstruye cedazo y poros del acuífero inmediato al pozo. Su presencia se manifiesta también como una disminución del gasto en el pozo.

1.1.1.1. Manantial El manantial es el sitio donde el acuífero emerge a la superficie y es posible captarlo de manera directa en el mismo sitio de su afloramiento, o de manera, indirecta, en la cual se permite un tramo de escurrimiento y posteriormente se aprovechan las aguas. Los problemas que se pueden presentar en un manantial son debidos al abatimiento del nivel freático y ala contaminación de las aguas una vez que afloran a la superficie. Los manantiales sufren variaciones importantes del gasto en el transcurso del año, el cual aumenta en época de lluvias y disminuye o a veces se agota en época de estiaje. El manantial, ya sea que se capte directa o indirectamente, debe contar con una caja de captación la cual se deberá verificar si su funcionamiento es correcto, de forma que capte plenamente el afloramiento; que cuente con un vertedor de demasías que permita que la caja derrame antes de que el nivel del agua ahogue el manantial; la válvula de desagüe, si existe, debe permitir abatir el nivel de la caja para inspecciones e incluso debe de servir de salida del azolve. La válvula de seccionamiento, entre la línea de conducción y la caja, debe permitir el mantenimiento, inspección y reparaciones en la línea de conducción. Un punto importante para prevenir la contaminación del agua, o de la destrucción del propio manantial, es la presencia de protecciones que eviten la entrada de personas y animales sin control dentro del recinto del manantial. El funcionamiento de los manantiales, en cuanto a la cantidad de gasto aportado a través del tiempo y su comportamiento en relación a la posible contaminación de sus aguas con la masa de agua superficial, sobre todo en época de lluvias, y de las posibles obturaciones sufridas en época de estiaje, se podrá obtener con los registros de los gastos obtenidos de mediciones y los análisis de la calidad del agua.

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1.1.2 Captación de aguas atmosféricas Las aguas atmosféricas o meteorológicas se captan en superficies expuestas a la intemperie. Las aguas superficiales, como son los ríos (FIGURA.1.5), lagos, lagunas, embalses, presas, grutas y cenotes se aprovechan de la siguiente manera: • En forma directa • Con barraje • Con dique • Con presa derivadora • Con presa de almacenamiento • Con obra de toma selectiva

Figura. 1.5 Obra de toma en un río 1.1.3 Captación de aguas superficiales El agua del subálveo se considera como superficial y su captación se logra a través de: • Pozos someros • Galería filtrante • Pozos Ranney

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El agua superficial que escurre en canales o tuberías construidas originalmente para otro fin diferente al suministro de agua potable, como puede ser para el riego agrícola, generación de energía eléctrica, etc., puede llegar a considerarse como una fuente de captación, si se construyen las estructuras requeridas, como es una obra de toma en el caudal o tubería. 1.2. LÍNEAS DE CONDUCCIÓN La conducción es la parte del sistema que transporta el agua desde la fuente de abastecimiento o captación hasta el punto de entrega. Las obras destinadas al transporte de agua potable reciben el nombre de "Conducción", y es posible clasificarla de acuerdo a la forma hidráulica de transportarla, la cual puede ser:

• Gravedad: 1) Mediante canales a superficie libre, como el de la FIGURA. 1.6

2) Mediante conductos cerrados a presión • Bombeo: 1) Mediante conducciones a presión impulsado por equipos de

bombeo. La conducción puede realizarse por gravedad si las condiciones topográficas lo permiten. En caso contrario, se realiza mediante bombeo. Es común el empleo combinado de estas dos formas de conducción. Una de las características que debe tener una línea de conducción es que sea de fácil inspección, de preferencia paralela a algún camino existente o el construido para el mantenimiento de la línea de conducción, quedando ésta, de preferencia, dentro del derecho de vía del camino. La conducción a gravedad de un sistema de suministro de agua potable en bloque puede ser por medio de tuberías, túneles ó canales. Cuando el agua es potable, no debe ser conducida en canales descubiertos. La conducción de agua por gravedad en conductos cerrados puede efectuarse trabajando a superficie libre o a presión, siendo esta última la más conveniente y, en general, la que se utiliza con mayor frecuencia. La conducción por bombeo se realiza generalmente de un pozo o un cárcamo.

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Figura. 1.6 Canal parcialmente abierto Una línea de conducción, sea por gravedad o bombeo, está constituida por los conductos, estructuras de operación, de protección y especiales. En la FIGURA. 1.7 se muestran los diversos componentes de la conducción: Para realizar una inspección visual de un acueducto se recomienda lo siguiente: Disponer de un vehículo para transportarse; si los accesos a lo largo del acueducto son transitables todo el año, se puede utilizar un automóvil; en caso contrario una camioneta pick up, la cual puede ser de tracción sencilla o doble tracción, dependiendo de lo accidentado y grado de dificultad del camino de operación y los accesos. En algunos tramos se deberá realizar el recorrido a pie. Las herramientas mínimas para realizar una inspección visual a un acueducto son una cinta métrica, botas o zapatos adecuados, pico y pala, cámara fotográfica para realizar un reporte y por supuesto papel, pluma y/o lápiz para hacer anotaciones. Una vez iniciado un recorrido de inspección visual se deberán observar detalles a fin de identificar posibles fallas existentes o síntomas de inicio de las mismas. A continuación se analizará cada uno de los componentes de una conducción.

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Figura. 1.7 Componentes de una conducción

Figura. 1.8 Problemas en tuberías

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1.2.1 TUBERIAS En el presente subcapítulo, se tratan las tuberías de conducción de acueductos, tanto enterrados como superficiales. Entre los problemas que se presentan en las tuberías de conducción de acueductos, las cuales se muestran en la FIGURA. 1.8, se tiene: 1.2.1.1. Colapso de la membrana Este tipo de falla ocurre, generalmente, en tuberías de acero cuando se presentan presiones negativas producidas por un vaciado súbito dentro de la misma, y es debido a que se tiene un espesor inadecuado o a falta de válvulas suficientes de admisión y expulsión de aire. 1.2.1.2. Aplastamiento o desgarre de la tubería El aplastamiento en una sección de una tubería ocurre cuando falla el apoyo de la tubería, como puede ser una silleta o un atraque en tuberías elevadas, o en un atraque horizontal o vertical, tanto en tuberías superficiales como enterradas; esta falla se produce cerca de la unión tubería atraque. Otra causa por la que puede presentarse el aplastamiento de la tubería es a causa de un accidente, como puede ser un golpe, o por vandalismo. El desgarre de la tubería se presenta cuando se tiene una presión de operación que no es capaz de resistir la tubería debido a que fue diseñada en forma inadecuada. 1.2.1.3. Separación de tramos de tubería Esta falla puede deberse a muy diversas causas; como son • Sismo • Fenómenos hidrometeorológicos • Fallas de tipo geológicas • Causas de origen humano

a) La separación de tramos de una tubería a causa de un sismo se produce cuando las ondas sísmicas en el terreno producen esfuerzos y deformaciones en las tuberías enterradas, lo que causa la falla en la continuidad de la misma, siendo más comunes si las juntas en las tuberías son rígidas o el material es poco dúctil o poco resistente.

Otra falla típica originada por efectos sísmicos es el desplazamiento permanente del suelo, originado por la licuación de suelos en tuberías localizadas en arenas o suelos granulares saturados, o el corrimiento o

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desplazamiento masivo del terreno en zonas topográficas con cierta inclinación del mismo (FIGURA. 1.9).

b) Las fallas de tipo hidrometeorológicas son aquellas en que la tubería se

encuentra en un cauce y no está debidamente protegida, y en una avenida del río se produce la socavación en la tubería (FIGURA. 1.10); este mismo efecto se puede producir en tuberías cercanas al mar, cuando la marea y oleaje inciden en la zona del trazo debido a la presencia de un huracán ocasionando la erosión alrededor de la tubería y la falla de la misma (FIGURA. 1.11).

c) La falla de tipo geológica que causa la separación de tramos de tubería es la

que se produce en el terreno por efecto de bombeo de aguas subterráneas o el movimiento del terreno en una falla durante un sismo, ocasionando el desplazamiento del mismo.

Otra falla común que se produce en las tuberías de conducción es la falla del terreno en un atraque o silleta, como la que se muestra en la FIGURA. 1.12

d) Una de las causas de separación de tramos de tubería es el vandalismo,

principalmente cuando la línea se encuentra superficial y sin protección.

Figura. 1.9 Desplazamiento del terreno en una ladera

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Figura.1.10 Falla de la tubería en el cruce de un río

Figura.1.11 Tubería descubierta a causa de un huracán

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Figura. 1.12 Falla de una silleta de una tubería En la FIGURA. 1.13 se muestran las fallas típicas que se producen en las tuberías de conducción. 1.2.1.4. Falla de la tubería en una intersección Esta falla puede deberse a un refuerzo en la intersección de las membranas mal proyectadas o mal construidas o bien, si se requiere un atraque, este fue mal proyectado, no se construyó, o su construcción no fue adecuada. 1.2.1.5. Falla en un codo Puede deberse al deslizamiento de la tubería en un cambio de dirección horizontal o vertical, a causa de una falla en el atraque o falta de éste.

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Figura. 1.13. Fallas típicas en tuberías de conducción de agua

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1.2.1.6. Tubería cubierta Una tubería superficial puede quedar cubierta a causa de diversas circunstancias. Esta falla se presenta cuando la tubería se encuentra en una zona de materiales sueltos, como puede ser arenas, zonas desérticas, etc., o bien, debido a falla de terreno. En tuberías enterradas se deberá observar que la zona del trazo se encuentre seca, la aparición de humedad puede ser causa de una fuga; para verificar la posible fuga, si se observa humedad o agua, se procederá a descubrir la tubería. Otro concepto que deberá observarse son los posibles hundimientos del terreno alrededor del trazo, esto es un aviso de falla del terreno que puede causar la separación de tramos de tubería, o un incremento de esfuerzos en tuberías continuas. Si la tubería se encuentra al descubierto debiendo estar enterrada, se deberá investigar la causa de esto y realizar a la brevedad las correcciones necesarias. 1.2.1.7. Disminución del gasto En algunas ocasiones, puede llegar a ocurrir que en un extremo de la línea de conducción se tenga un gasto, medido mediante algún procedimiento, y en otro punto del acueducto aguas abajo se presente un gasto menor sin causa justificada. Esta disminución del gasto puede deberse a una fuga o una obstrucción dentro de la tubería. La fuga de agua puede deberse a diversas causas, como son rotura o separación de la tubería o bien, a causa del derrame en alguna de las estructuras de protección. La principal causa de obstrucción dentro de una tubería es causada por la adherencia en las paredes de la misma de elementos bacteriológicos, debido a la calidad del agua, lo que ocasiona una disminución en el diámetro de la tubería y un cambio en el coeficiente de rugosidad de la misma, originando una variación en el gasto en el acueducto. En la FIGURA.1.14 se muestra un tramo de tubería con incrustaciones de elementos bacteriológicos y en la Tabla 1.1 se indican los parámetros principales que causan la incrustación.

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Tabla 1.1 Parámetros de diagnóstico de incrustación.

INCRUSTACIÓN

Características Concentración Efecto

Dureza total de carbonato <300 mg/l Depósito de carbonatos

de calcio

Total de hierro (Fe) >2 mg/l Precipitación de hierro

Total de manganeso (Mn) >1 mg/l Precipitación de manganeso

pH Alto

Oxigeno Presencia

pH >7.5 Aguas incrustantes

Figura. 1.14 Incrustación en el interior de una tubería

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1.2.1.8. Corrosión La corrosión consiste en la destrucción de las partes metálicas, causada por reacciones electroquímicas con el medio circundante. El oxígeno contenido en el agua o aire, que se encuentra en contacto con el metal, se transforma en óxidos que reaccionan con la estructura del metal y lo destruyen en forma gradual. En la Tabla 1.2 se presentan los principales parámetros que causan corrosión.

Tabla 1.2 Parámetros de diagnóstico de corrosión

corrosión Características Concentración Efecto

pH <7 Aguas corrosivas Ácido sulfhídrico H2S Puede tener olor o sabor a

huevo podrido Corrosión fuerte

Sólidos totales >1000 mg/l Corrosión Electrolítica Bióxido de carbono

(CO2) >50 mg/l Aguas corrosivas

Cloruros (como CI) >500 mg/l Aguas corrosivas Oxígeno disuelto 02 Presencia Ayuda a la corrosión

La corrosión de las tuberías es uno de los problemas más graves que se presentan. El deterioro de líneas de conducción, tanto tuberías enterradas como superficiales, válvulas, bombas y equipos debido al fenómeno de corrosión es un caso que requiere de atención inmediata en la mayoría de las instalaciones que manejan agua. La corrosión no se presenta únicamente en materiales metálicos, como son fierro, acero, zinc, aleaciones metálicas, etc., sino también en materiales no metálicos como el concreto, plásticos y madera. Los problemas de corrosión causan grandes pérdidas económicas y pueden ser de dos tipos: • Directas i • Indirectas

a) Las pérdidas directas se refiere a los costos causados por el reemplazo de la pieza y sus componentes corroídos, así como el costo en la protección adicional, mano de obra, el uso de materiales resistentes a la corrosión, recubrimientos, etc.

b) Las pérdidas indirectas son ocasionadas por causas debidas a interrupciones

en una planta de bombeo: pérdida de agua en líneas de conducción y tanques de almacenamiento corroídos, pérdida de eficiencia en equipo, estructura o tubería donde se tiene el problema, contaminación del agua; sobrediseño de instalaciones para tomar en cuenta la corrosión; falta de seguridad y

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confiabilidad, como puede ser la pérdida de salud o de la vida a causa de accidentes originados por la corrosión.

La presencia de contaminantes en el suelo, tales como sales, cenizas, residuos de carbón de mina o desperdicios, incrementan considerablemente la velocidad de corrosión. Las tuberías de acero enterradas están sujetas a la corrosión, como resultado de una diferencia en el contenido de oxígeno, además, la composición del suelo en donde se localiza una tubería, válvula, etc., con dos o más tipos de suelos diferentes, tales como: arcilla arenosa, grava arcillosa, limo arcilloso, el cual incrementa la probabilidad de corrosión. En general, los pantanos, las ciénagas, los suelos de turba y los suelos alcalinos son corrosivos. La corrosividad del suelo, llamada también agresividad, puede ser determinada por medio de muestreo, pruebas y/o análisis químicos y de mediciones de resistividad conforme a la NOM-C-346-1987. Las pruebas se deben realizar tanto en campo como en laboratorio. Existen parámetros que se deben verificar en el agua que conduce la tubería, en las aguas freáticas y superficiales y en el suelo donde se localiza la línea y que son potencialmente agresivos a las tuberías de acero y de concreto, que se considera que contribuyen al fenómeno de corrosión, las cuales son • Contenido de cloruros en mg/l o en %, • contenido de sulfatos en mg/l o en % y • potencial de hidrógeno (pH). Para el suelo • Resistividad en ohms-cm, • contenido de cloruros en mg/l o en %, • contenido de sulfatos en mg/l o en %, • potencial de hidrógeno (pH) y • corrientes eléctricas parásitas. Estos parámetros se deben definir completamente. A continuación se describen los parámetros que afectan a los principales materiales que se utilizan en tuberías de conducción. I. Tuberías de acero Se considera que las aguas son agresivas al acero si presentan las siguientes características (NOM-C-346): • Cloruros : Concentraciones mayores de 500 mg/l • pH : Menor de 6.5 • Índice de Langelier Negativo

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En tuberías de acero, la resistividad del suelo es el parámetro más importante para verificar la corrosividad del suelo. Se consideran suelos agresivos al acero si presentan las características (NOM-C-346), en cuanto a la función de la resistividad, que se indica en la Tabla 1.3, además de las siguientes características: • Cloruros: Concentraciones mayores a 0.02% • Potencial de hidrógeno (pH) Menor de 6.5 • Corrientes eléctricas parásitas.

Tabla 1.3. Agresividad al acero en relación con la resistividad

Agresividad del suelo Resistividad (OHMS-CM) No agresivos Mayores que 10000

Ligeramente agresivos de 4000 a 10000 Medianamente agresivos de 2500 a 4000

Muy agresivos de 1000 a 2500 Extremadamente agresivos Menores de 1000

En el caso que se detecten corrientes eléctricas parásitas o se observen posibles fuentes generadoras de corriente directa, a lo largo del trazo de las líneas de conducción, se debe realizar un estudio para evaluar el potencial agresivo de los suelos. Los métodos de protección recomendados para tuberías de acero, enterradas o sumergidas en agua, son los siguientes: • Recubrimientos • Protección catódica La responsabilidad para prevenir la corrosión recae directamente en los ingenieros proyectistas, el constructor, fabricante de los materiales y en los supervisores. Estas personas deben tener el suficiente conocimiento sobre corrosión para tomar las decisiones adecuadas y pertinentes en cada caso particular. No se recomiendan las tuberías de acero sin protección en instalaciones enterradas. En el caso de cruces de tuberías ya instaladas y sin protección o revestimiento, se puede tener protección catódica para prevenir la corrosión. En el Capítulo 2 se dan las recomendaciones de protección de tuberías. II. Tuberías de concreto Se considera que las aguas son agresivas al concreto si presentan las siguientes características con relación al contenido de sulfatos:

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• mayor que 80 mg/l concretos con cemento Tipo CPO, Clase 20 * • mayor que 250 mg/l concretos con cemento Tipo CPO, Clase 30 y 30R * • mayor que 500 mg/l concretos con cemento Tipo CPO-RS * Si la tubería de concreto va a estar expuesta a soluciones o suelos que contengan sulfatos, se debe usar el tipo de cemento que se recomienda en la Tabla 1.4 En el caso de que se anticipen variaciones frecuentes del nivel freático, los valores acotados en los puntos anteriores se interpretan en forma rigurosa, puesto que esta condición aumenta la agresividad del terreno y en consecuencia deben llevarse a cabo estudios complementarios. * Según NOM PNMX - c -414 -1998 - ONNCCE

Tabla 1.4 Exposición del concreto a sulfatos

Exposición a sulfatos

Sulfato acuosoluble

(SO4) en el suelo porcentaje por

peso

Sulfato (SO4) en el agua,

mg/l

Tipo de cemento recomendado

Concreto de agregado de peso normal

Relación máxima

agua/cemento por peso*

Concreto de agregado

ligero Resistencia

a la compresión f’c mínima

kg/cm2 Insignificante 0.00 - 0.10 0 -150 CPO - -

Moderada 0.10 - 0.20 150 -1500 CPEG,CPP 0.50 260

Severa 0.20 - 2.00 1500 10000 CPO RS 0.45 300

Muy severa Más de 2.00 Más de 10000 CPP RS 0.45 300

"Una relación agua/cemento más baja o una resistencia más alta que puede requerir para baja permeabilidad o para protección contra corrosión de piezas de accesorios ahogados, o para congelamiento o deshielo”. + Agua de mar + Puzolana que se determinó por medio de prueba o por experiencia para mejorar la resistencia a sulfatos cuando se use en concreto que contenga cemento tipo CPP RS " Según NOM PNMX - c -414 -1998 - ONNCCE Los métodos de protección recomendados para tuberías de concreto presforzado son los siguientes:' • Selección del tipo de cemento en la fabricación • Aumentar el espesor del mortero o concreto de recubrimiento • Aplicación de recubrimientos I • Utilización de encamisado de polietileno

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• Utilización de protección catódica En el Libro "Protección Catódica y Recubrimientos Anticorrosivos", del MAPAS, se dan lineamientos y recomendaciones detalladas para prevenir y combatir la corrosión. Las tuberías de concreto, ya sea reforzado, presforzado o pretensado, tienen una mayor resistencia a la corrosión en la mayoría de los casos. Esto es debido a la protección del cemento Portland al acero dentro del concreto, pero hay que tener precaución en suelos con cloruros, ácidos o con sulfatos, o expuesto a condiciones atmosféricas. Aun cuando se tenga protegida exteriormente una tubería, la corrosión se puede presentar por la parte interna, o en tuberías enterradas un suelo corrosivo puede afectar la tubería y su protección (FIGURA. 1.15). III. Otros materiales La principal causa de corrosión en las tuberías de asbesto-cemento (A-C) se presenta en suelos ácidos. Las tuberías de A-C se comportan satisfactoriamente en suelos ácidos en pH mayor o igual a los indicados en la Tabla 1.5

TABLA 1.5 pH DE SUELOS ACIDOS

Condición del agua dentro del suelo pH Tranquilo 4.0 Moderadamente fluctuante 5.0 Removible o cíclico 5.5

Los materiales termoplásticos que se utilizan con mayor frecuencia en la conducción de agua son el cloruro de polivinilo. Estos materiales son los más resistentes a los problemas de corrosión. 1.2.2 Plantas de bombeo f En este tipo de componentes de un acueducto es donde puede presentarse una mayor variedad de fallas que impidan su funcionamiento. Entre estas se encuentran:

a) Equipo de bombeo Si la bomba no gira, así como si se presentan ruidos, vibraciones o empieza a despedir olores, no se debe arrancar el equipo de bombeo.

b) Suministro de energía eléctrica

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Se debe investigar si la falla en el suministro de energía eléctrica se debe a la alimentación externa o es una falla dentro de la planta de bombeo.

c) Válvulas de seccionamiento (esféricas, mariposa, compuerta, etc.) o en una válvula de desfogue en los múltiples

Figura. 1.15 Corrosión en una tubería de concreto presforzado i Cualquier falla o descompostura en las válvulas impedirá el funcionamiento del sistema, por lo que deberán de arreglarse inmediatamente.

d) Equipos electromecánicos

Se debe revisar visualmente en los arrancadores las conexiones, alambrados y aislamientos, así como los cables de fuerza, y en caso de estar deteriorados no se deben arrancar los equipos.

e) Falla humana en la operación de los equipos

Esta falla se presenta generalmente por falta de capacitación del personal de operación de las plantas de bombeo.

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f) Incendio dentro de la planta Un incendio dentro de una planta de bombeo puede deberse a una falla eléctrica junto a elementos inflamables, o a causa de un error humano.

g) Explosión

h) Vandalismo o disturbios en la zona

Se debe tener protegida, de ser posible, la zona de las plantas de bombeo, mediante un bardeado, con malla ciclónica y/o mediante vigilancia continua.

1.2.3 Estructuras de protección Las principales estructuras de protección dentro de un acueducto son las torres de oscilación, los tanques unidireccionales, las cámaras de aire, válvulas aliviadoras de presión, cajas rompedoras de presión y los tanques de cambio de régimen. Se describen a continuación los principales detalles que es necesario verificar durante una inspección. 1.2.3.1. Torres de oscilación Estas estructuras tienen por finalidad evitar las variaciones de carga que se presentan por efecto de los fenómenos transitorios. La torre de oscilación se compone del cuerpo del tanque con su cimentación, vertedor de excedencias y tuberías de llegada y de salida. Cuando se efectúe una inspección se debe tener especial cuidado en verificar el estado en que se encuentran la tubería de entrada y/o salida a la torre, inspeccionar si no se tiene una fisura o fractura en las paredes de la torre, o un asentamiento inadmisible de la cimentación que pueda causar una falla en la torre o en la tubería de entrada y/o salida. 1.2.3.2. Tanques unidireccionales La función de los tanques unidireccionales es evitar el colapso de la línea, alimentándola a! momento de presentarse la onda negativa de los transitorios. Están formados de una estructura circular, generalmente de concreto, atraques, silletas y la fontanería de llenado y alimentación a la línea. La inspección de estas estructuras es semejante a las de las torres de oscilación, debiéndose inspeccionar, adicionalmente, las válvulas y/o en los equipos electromecánicos. 1.2.3.3. Cámaras de aire El objeto primordial de una cámara de aire es la de controlar la variación del gasto provocada por efectos del fenómeno transitorio mediante una cámara cilíndrica de

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acero, que contiene agua y aire comprimido conectada a la línea de conducción. Las cámaras de aire se encuentran constituidas de la cimentación, estructura de soporte, cuerpo y cabezas de cilindro, inserciones, válvulas y fontanería. La estructura de soporte, así como el cuerpo y tapas de las cámaras de aire son de acero. En este tipo de estructuras se debe tener especial cuidado en vigilar su mantenimiento, ya que al ser de acero están sujetas a problemas de corrosión. Se debe revisar si no se tienen fisuras en las paredes o tapas, principalmente en las costuras debido a una soldadura defectuosa; se deben inspeccionar las diversas conexiones en el recipiente, como son las válvulas, manómetros, boquillas de acceso o inspección, etc., así como los faldones o columnas de apoyo de la cámara. Otro punto que requiere especial cuidado de verificar en forma frecuente son los equipos electromecánicos y válvulas de operación, así como el proceso de inyección y nivel de aire dentro de la cámara. Finalmente, se debe inspeccionar la protección que se cuenta en la zona de la cámara de aire contra posibles actos de sabotajes o vandalismo. 1.2.3.4. Tanques de cambio de régimen Los tanques de cambio de régimen son estructuras rompedoras o disipadoras de carga y están constituidas de la estructura del tanque con su cimentación, generalmente de concreto reforzado, con sus vertedores de demasías y las tuberías de llegada y de salida. En las inspecciones que se realicen, se deberá verificar que no existan fugas de agua tanto en los muros del tanque o en la losa de piso, o fisuras en las juntas de contracción o dilatación, o en la unión tubería-muro. Se deberá inspeccionar el estado del vertedor de demasías, que no se encuentre obstruido, así como el correcto funcionamiento de las válvulas. 1.2.4 Accesorios Los accesorios son piezas especiales que se instalan en las tuberías para aislar y/o drenar secciones de tubería con fines de prueba, inspección, limpieza, separación y seguridad. Estas piezas especiales en las tuberías están formadas por las válvulas de admisión y expulsión de aire, válvulas de desfogue, válvulas de seccionamiento, derivaciones, juntas, etc. Este tipo de elementos se deberán inspeccionar frecuentemente, para verificar si no tienen fugas, si trabajan correctamente y no se encuentran obstruidos por elementos extraños o deterioro, etc.

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1.3. POTABILIZACIÓN Es importante dentro de los sistemas de abastecimiento de agua, que se realice un proceso completo de tratamiento para dar al agua la calidad necesaria para ser potable. A este proceso se denomina potabilización. La potabilización consiste en el tratamiento que se da al agua para suministro a centros de población para que sea apta para el consumo humano. Para que esta sea potable debe tener unas características determinadas: ser transparente, incolora, inodora y libre de microbios y gérmenes patógenos. En general las captaciones provenientes de manantiales y pozos profundos no requieren de un proceso para dar la calidad de potable y únicamente se requiere eliminar los gérmenes patógenos a través de un proceso de desinfección. De lo anterior resulta que la potabilización se puede dividir en: • Desinfección • Potabilización (proceso completo) 1.3.1 Desinfección La desinfección es el proceso por el cual se eliminan los microbios y se utiliza principalmente en el agua proveniente de manantial y de pozo, pues el agua procedente de estos, sus características físico-químicas por lo general están dentro de las normas de calidad, más no las bacteriológicas. Se deben realizar pruebas frecuentes al agua de los pozos a fin de verificar las variaciones en su calidad y realizar con prontitud las adecuaciones pertinentes en su desinfección. 1.3.2 Planta Potabilizadora En general una planta potabilizadora, puede contar con diversos niveles de tratabilidad que pueden ser: f • Clarificación • Desinfección • Acondicionamiento químico • Acondicionamiento organoléptico La clarificación es el proceso utilizado para eliminar la turbiedad, color y microorganismos presentes en el agua y generalmente consta de: • Mezcla rápida • Floculación • Sedimentación • Filtración

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La desinfección es el proceso por el cual se eliminan los organismos infecciosos, como son las bacterias patógenas, virus, etc., y generalmente se efectúa mediante el empleo de cloro. El acondicionamiento químico es el proceso empleado para eliminar las sustancias o iones químicos que exceden la norma de agua potable, siendo los procesos más comunes: • Ablandamiento • Desmineralización • Estabilización El acondicionamiento organoléptico es un proceso mediante el cual se eliminan los olores producidos por la actividad biológica de las algas y otros microorganismos. Se deberán realizar análisis físico-químicos en los diversos procesos para verificar si se cumple la normativa en cada una de las etapas en cuanto a la calidad del agua. Para prevenir posibles fallas en el proceso de potabilización, se debe tener presente el manual de operación y mantenimiento al monitorear cada una de las etapas y verificar de esa manera que la operación sea la correcta. Por otro lado, el mantenimiento de los equipos electromecánicos debe apegarse a las recomendaciones del citado manual. En la parte hidráulica se debe revisar que los sistemas de control hidráulico dentro de la planta potabilizadora, como son vertedores, obturadores, flotadores, compuertas, etc., operen correctamente y ante cualquier falla repararlos o cambiarlos. Se debe verificar el estado en que se encuentran observando que no existan grietas o fisuras con las fugas visibles de agua por las que escurra el agua, así como filtraciones o fugas de agua a través de su cimentación, que el acero de refuerzo no se encuentre expuesto, etc., así como los edificios y estructuras localizados dentro del predio. 1.4. OPERACIÓN DE UN ACUEDUCTO La seguridad en un sistema de abastecimiento de agua potable, también depende de la forma de operarlo, esto es; existen obras, estructuras y personal que no forma parte directa del sistema pero que es indispensable para su operación. Los principales componentes que intervienen en la operación de un acueducto son: • Accesos • Fuentes de energía eléctrica • Personal de apoyo

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a) Los accesos son el conjunto de vías ya sean terrestres o acuáticas a través de las cuales es posible llegar a cada uno de los componentes de un sistema de abastecimiento de agua potable.

b) La fuente de energía para equipos eléctricos, iluminación de instalaciones,

oficinas o de cualquier equipo que forma parte de un sistema de abastecimiento de agua potable, puede ser obtenida mediante el suministro de la Comisión Federal de Electricidad o la Compañía de Luz y Fuerza del Centro o bien por medio de energía producida por plantas de luz impulsadas por motores de combustión interna ya sean a gasolina o diesel.

En la actualidad, se están desarrollando como fuentes de energía eléctrica como la luz solar y la maremotríz. Otro tipo de energía eléctrica que ha sido utilizada desde el pasado para impulsar equipos es la energía producida por el viento (eólica).

c) En lo que se refiere a las instalaciones y personal de apoyo que forman parte

integrante de un acueducto, se tienen los siguientes rubros: • Oficinas, talleres, bodegas y laboratorios • Abasto de materiales de consumo para las oficinas, talleres y laboratorios, así

como combustibles y vehículos. • Personal de operación, administración y vigilancia. 1.4.1 Accesos Los caminos de operación siempre son el inicio de la construcción de un acueducto, pueden ser caminos existentes o bien hechos para la construcción del acueducto, así como para su operación y mantenimiento, por lo que se debe tener especial cuidado en su estado, realizando para ello recorridos periódicos y observando detalladamente las condiciones en que se encuentra, la vigilancia con que cuenta y las protecciones. Se debe verificar el estado en que se encuentran los cortes y terraplenes, el estado de la carpeta o del riego, si no se encuentra cubierto por arenas en una zona desértica; inspeccionar si no se encuentra cerrado por invasión del mismo 0 está dentro de una propiedad y no se permite el paso; la existencia de baches, así como los brotes de agua o humedad cerca o dentro del camino, ya que esto indica una posible fuga de agua de la línea o fuga de material con que está construido el camino y el estado en que se encuentran las cunetas, lavaderos, así como los vados. Asimismo, se debe realizar una inspección del estado de los puentes del camino de operación, en caso de existir, tanto de la subestructura (estribos y pilas) como de la superestructura; de igual manera; se deberá inspeccionar el estado de las alcantarillas, verificar si no se encuentran azolvadas, que el encauzamiento sea el correcto, etc., y tomar las fotos y anotaciones pertinentes a fin de realizar las correcciones adecuadas en su oportunidad.

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1.4.2 Energía eléctrica El suministro de energía eléctrica es requerido en los acueductos para impulsar los motores de las bombas de pozos y plantas de bombeo, así como para la alimentación de tableros, controles electromecánicos, iluminación, contactos para herramienta eléctrica, para operar radio o teléfono y en general para los diversos elementos que conforman el sistema. Durante una inspección se debe observar los siguientes conceptos a fin de poder detectar posibles irregularidades

a) Línea de alimentación b) Transformador dentro del área perteneciente al organismo operador c) Líneas eléctricas dentro del área del sistema operador d) Estado de fusibles, interruptores, etc.

Las fuentes de energía eléctrica con que se dispone provienen, en general, de: • El sistema de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) o de la Compañía de Luz

y Fuerza del Centro (CLYFC) • Planta generadora

a) Energía eléctrica del sistema CFE o de la CLYFC Esta fuente de energía cubre la totalidad del territorio nacional por lo que es necesario, para elaborar un proyecto, conocer los circuitos de distribución normalizados a fin de abastecer las necesidades de acuerdo a la cantidad requerida de energía, ya que ésta puede ser utilizando transformadores propios o a través de subestaciones eléctricas receptoras de energía. Estas últimas, de acuerdo a la demanda de energía podrán ser interconectadas a uno o más circuitos de distribución.

b) Planta generadora La planta generadora de energía eléctrica presenta dos usos en el acueducto; el primero como fuente única de alimentación y la segunda como respaldo en el momento de presentarse la falla eléctrica del sistema nacional. Ya sea para un motivo u otro la planta generadora podrá usar motores de combustión interna en dos modalidades; la primera conectada directamente a equipos de bombeo y la segunda acoplada a una planta generadora de energía eléctrica. En el primer caso, su uso está restringido únicamente hacia el equipo de bombeo, mientras que en el segundo caso este podrá tener usos adicionales como son: iluminación, contactos para herramienta eléctrica, para operar radio o teléfono, etc. Los motores de combustión interna que están disponibles en el mercado pueden ser del tipo a gasolina o diesel, por lo que se tienen depósitos del combustible y en el caso de una .inspección se deberá verificar el estado en que se encuentren independientemente de la verificación del funcionamiento de la planta generadora.

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1.4.3 Personal de apoyo Como apoyo a las instalaciones de un acueducto se contemplan los siguientes conceptos:

a) Oficinas, talleres, bodegas y laboratorios b) Abasto c) Personal

a) Las oficinas que normalmente se requieren para la operación de un acueducto

son: oficinas para el personal directivo, técnico, de operación y administrativo; talleres para la reparación de: equipo de bombeo, válvulas, aparatos eléctricos, vehículos y en general de elementos con que cuenta el acueducto; bodegas de almacenamiento de refacciones de equipos y accesorios de las estaciones de bombeo y válvulas, así como tubería de repuesto de los diámetros y materiales con los que está construido el acueducto y las piezas especiales para la reparación de tuberías; laboratorio para verificar principalmente la calidad del agua en puntos preestablecidos; de manera de poder detectar de inmediato la variación de la calidad del agua. Todas estas estructuras se deberán revisar periódicamente a fin de detectar posibles fallas en la cimentación y/o estructura que puedan poner en peligro al personal que labora en ellas.

b) El abasto se refiere a los insumos necesarios para la operación y

mantenimiento de equipos de bombeo, válvulas y de todos aquellos elementos que lo requieran. Por otro lado, se debe prever el abasto de los combustibles y lubricantes de las plantas generadoras de energía eléctrica, así como de los vehículos. Se contempla, además, los abastos. para el material de consumo de las oficinas, talleres y laboratorios.

Por lo que respecta a oficina y abasto, el acueducto puede o no contar con todas estas instalaciones y apoyos; en la medida que cuente con ellos y los utilice eficientemente, el acueducto operará con un índice más alto de seguridad.

c) El personal de las áreas directivas, técnicas, operativas y administrativas,

debe ser capacitado en el desempeño de sus funciones, además de tener un conocimiento adecuado de la seguridad que deben tener los acueductos en sus diversas instalaciones. Dentro de los programas de capacitación, se deberá tener en cuenta las labores relacionadas con el adiestramiento y la preparación del personal para afrontar situaciones de emergencia.

En el capítulo 2 se indican las acciones encaminadas en prevenir probables fallas ante los efectos de fenómenos naturales y sociales, así como las debidas al deterioro normal de las partes del acueducto y sus medidas correctivas.

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2 MEDIDAS PREVENTIVAS La propensión de un acueducto a sufrir múltiples daños a lo largo de su trayecto, aunado a la gran cantidad y diversidad de las estructuras e instalaciones electromecánicas, todas y cada una con un grado de vulnerabilidad, constituyen un considerable riesgo de alteración en su funcionamiento lo que puede resultar en la disminución o falta de abastecimiento de agua, tanto en la cantidad programada como en la calidad prevista. Para conocer y controlar el riesgo mencionado, resolver las situaciones de emergencia así como la reconstrucción de las partes del acueducto es necesario llevar a cabo una serie de acciones que permitan eliminar o mitigar estos riesgos. Esta serie de acciones se pueden resumir en tres principales • Protección • Inspección y vigilancia • Mantenimiento Uno de los aspectos más importantes que se debe tener en cuenta para asegurar el suministro de agua potable a una población, es el tener más de una fuente de abastecimiento, además de adaptar la red de distribución para que puedan interconectarse las fuentes, para prevenir que una parte de la población se quede sin agua potable hasta que se repare el daño causado. 2.1. PROTECCION Concluida la etapa de diseño y construcción, la operación se convierte en la acción más importante durante toda la vida útil del acueducto. Una buena operación contribuye en la disminución de los riesgos de falla y en un funcionamiento continuo sin interrupciones en el suministro de agua. Dada la importancia en la operación de un acueducto, es indispensable establecer mecanismos de control y vigilancia que permitan de una manera eficiente llevar a cabo sus funciones. Existe una gran diversidad de sistemas de control para un acueducto, básicamente se pueden dividir en controles técnicos y controles administrativos. Los sistemas de control físico que deben llevarse a cabo en todas las instalaciones del acueducto los podemos agrupar de la siguiente manera:

a) Captación b) Conducción

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Figura. 2.1 Pozo protegido mediante malla ciclón

Figura. 2.2 Pozo protegido en secciones mediante malla ciclón

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2.1.1 Captación El arreglo de conjunto general de la captación estará delimitado por una cerca perimetral, ya sea de malla ciclón, barda de mampostería o cerca de alambrado, con el fin de evitar el paso de animales y de personas ajenas a las actividades que se desarrollan dentro de dicho confinamiento. La protección evitará además la entrada de basura u otros objetos indeseables que puedan contaminar el agua de la captación. En las FIGURAS. 2.1 y 2.2 se muestran dos pozos que se encuentran protegidos mediante malla ciclón y en la FIGURA. 2.3 se encuentra una captación sin protección alguna, la cual está propensa a contaminarse. Por otro lado, es necesario contar con una caseta de vigilancia con el objeto de llevar un control sobre el personal y los vehículos que tengan acceso al confinamiento controlado, así como la entrada y salida de materiales, productos y refacciones que se manejan dentro de la captación. La caseta tendrá piso de concreto a un nivel superior al de inundación de la zona y podrá ser construida de acuerdo a las siguientes opciones: • Tipo prefabricada con tableros de lámina • Con cimentación a base de zapatas aisladas o corridas de concreto y/o

mampostería, muros de tabique rojo recocido y concreto ligero y techo de concreto reforzado

• Con materiales del lugar Las dimensiones mínimas serán de 3.00 m largo por 2.00 m de ancho con una altura media de 2.50 m. Es necesario que las instalaciones cuenten con alumbrado de emergencia y alumbrado crítico. El alumbrado de emergencia es aquel que se alimenta de un generador de respaldo y debe tener tal capacidad que al fallar el alumbrado normal, ilumine los tableros de control, equipos críticos y circulación del personal. El alumbrado crítico es aquel que se encuentra alimentado por un banco de baterías siendo utilizado para iluminar zonas específicas como son pasillos y la zona donde se localice el generador de respaldo. Las lámparas autocontenidas son útiles pues permanecen conectadas a un contacto monofásico. Cuando no tiene tensión el contacto, automáticamente encienden las lámparas. El apartarrayos es un dispositivo para proteger contra sobretensiones transitorias a equipos eléctricos, por lo que toda instalación que cuente con éstos últimos deberá tener instalados apartarrayos.

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Figura. 2.3 Captación de manantial sin protección

Figura. 2.4 Planta de bombeo cercada con caseta de vigilancia

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En las instalaciones eléctricas deberá verificarse que estén conectadas correctamente a tierra y conocer sus características. Se deberán hacer revisiones periódicas a fin de reparar cualquier anomalía. 2.1.2 Conducción El control y vigilancia de la línea de conducción y sus estructuras debe llevarse a cabo en los siguientes conceptos: • Línea de conducción visible, silletas y atraques • Línea de conducción no visible, enterrada Para la protección de un área determinada de las estructuras aplica lo descrito en la parte de captación, aun cuando en algunas de las estructuras no requieren caseta de vigilancia y otras estructuras, por localizarse en las inmediaciones o dentro de una planta de bombeo, quedan protegidas por las instalaciones de la propia planta, Figura.2.4 Es importante señalar que las válvulas de admisión y expulsión de aire, las válvulas de desagüe y las de control deben estar protegidas y se debe realizar una vigilancia periódica de ellas para evitar sean dañadas, removidas para tomas clandestinas, utilizadas para otro fin, o simplemente trabadas para evitar su funcionamiento, como las mostradas en las FIGURAS. No. 2.5 y 2.6, lo que ocasiona trastornos en el funcionamiento hidráulico. La protección puede ser a base de caseta de malla ciclón con puerta y candado, un cilindro de lámina de acero con puerta y. candado o una caja donde se localice la válvula con registro, tapa y candado (FIGURA. No. 2.7) En lo relativo a las plantas de bombeo y casetas de cloración se recomienda lo ya descrito en la parte correspondiente a la captación. 2.2. VIGILANCIA Se deben realizar recorridos vehiculares periódicos a lo largo del acueducto a fin de verificar tanto el estado físico del mismo como posibles alteraciones en el funcionamiento del mismo debido al deterioro o vandalismo, tales como las tomas clandestinas en válvulas, destrozo de ellas, etc., como las observadas en la FIGURA.2.8, así como el estado en que se encuentren los caminos de operación. Se deberán inspeccionar para conocer el estado y funcionamiento de las válvulas; purgarlas en caso necesario revisar las protecciones contra corrosión en los diversos elementos y hacer los arreglos necesarios, así también el estado del camino y sus componentes, como son los taludes, cortes, excavaciones, cunetas, etc. En el caso de torres y tanques que no se tengan fugas ni derrames, y en caso de existir, reportarlas para efectuar las reparaciones necesarias.

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Figura. 2.5 Válvula que a pesar de estar protegida, fue desmantelada para otros

usos por falta de vigilancia

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Figura. 2.6 Válvula de admisión y expulsión de aire retirada y sustituida por tomas domiciliarias

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Figura. 2.7 Válvula de desagüe protegida mediante malla ciclón

Figura. 2.8 Válvula con toma clandestina

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2.3. MANTENIMIENTO La operación y mantenimiento son dos de los conceptos más importantes en la vida útil de todos los elementos de un acueducto, dependiendo de la forma de como se hayan efectuado se acortará o prolongará el período de trabajo de cada uno de los componentes. En nuestro país, el mantenimiento es uno de los principales problemas en el manejo de sistema de abastecimiento. En efecto, debido a la escasez de recursos y a la falta de preparación de los operadores y técnicos de los sistemas, no se proporciona el mantenimiento preventivo que se requiere. En la mayoría de los casos las acciones son del tipo correctivo y casi siempre en forma provisional. Esto aunado a que, en general, el personal no está capacitado adecuadamente, haciendo que se trabaje lo indispensable para que el sistema funcione operando siempre con menores eficiencias. Se debe hacer énfasis en ello, ya que es la base para prolongar la vida útil para no tener problemas constantes en el funcionamiento del sistema. La vida útil de las obras depende de múltiples factores. Los más importantes son: • Calidad de la construcción y de los materiales utilizados • Calidad de los equipos electromecánicos y de control • Calidad del agua a manejar • Diseño del sistema • Operación y mantenimiento La obra civil dentro de un sistema de abastecimiento de agua potable juega un papel muy importante, es la base para la instalación de equipos y controles así como de todas las estructuras; por ello, se requiere realizar una construcción de buena calidad, asegurando y prolongando la vida útil de los equipos que alberga y, por ende, la del sistema. La obra civil generalmente tiene una duración muy superior a la obra electromecánica y de control. Los equipos electromecánicos y de control junto con las tuberías, definen el periodo de vida útil de la obra pues su costo representa el mayor porcentaje del sistema. Cabe mencionar que las tuberías tienen una vida útil mucho mayor que la de los equipos, pero no tienen la flexibilidad de éstos. Los equipos pueden cambiarse o modificarse para satisfacer los requerimientos impuestos por nuevas condiciones de operación, mientras que el sustituir tuberías implica, en muchas ocasiones, rehacer el sistema. La calidad del agua es un factor definitivo en la vida útil de los equipos y de los materiales que conforman el sistema de abastecimiento. Por ejemplo, si el agua es dura, habrá incrustaciones en las paredes de los tubos, pudiendo reducir su vida útil hasta en un 90%. Si el agua es corrosiva, la vida de las tuberías también decrecerá

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en un tiempo que es en función del grado de ataque producido por las características del agua. Al realizar el proyecto de un acueducto, debe tenerse especial cuidado en la selección de los sistemas operativos pues estos inciden en la vida útil de los equipos. Por una parte, se deberá tener en mente que la estandarización en los equipos seleccionados permite establecer una mejor política de operación y mantenimiento. Adicionalmente, el nivel de preparación técnica de los operadores del sistema, es determinante al decidir el nivel de complejidad del esquema asociado a la calidad del servicio que se desea obtener, repercutiendo éste en la vida útil del acueducto. La optimización que se haya realizado en el diseño del sistema, influirá directamente en la calidad del servicio y en la duración de éste. Un diseño deficiente propiciará que eI sistema trabaje en condiciones desfavorables, exigiendo un esfuerzo adicional para realizar su función. Este punto es más importante que los anteriores; si el diseño por alguna razón no fue el adecuado, la vida útil disminuirá tanto como el mismo error; siendo en ocasiones este período más corto que el de los propios equipos. Por otra parte, es necesario tomar en cuenta los imponderables de cada proyecto para definir en forma realista el período de vida útil. Durante el proyecto ejecutivo de un acueducto, o parte de él, es necesario definir en forma adecuada la vida útil del mismo, para lo cual es necesario considerar los siguientes factores: • La vida útil de las estructuras y equipos, tomando en cuenta el estado en que se

encuentran y lo anticuado que lleguen a ser. • La facilidad o dificultad para ampliar las obras existentes o planeadas. • Previsión de los crecimientos urbanos, comerciales o industriales. En caso de ser posible, es conveniente hacer el diseño por módulos con el fin de diferir las inversiones el mayor tiempo posible, al mismo tiempo que se logra disponer de infraestructura con bajos niveles de capacidad ociosa en el corto plazo. 2.3.1 Corrosión Uno de los principales problemas que se presentan en las diversas partes de los acueductos es la falla de los elementos por efecto de la corrosión. A continuación de describen diversos procedimientos utilizados para la prevención de la corrosión.

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2.3.1.1. Recubrimientos Anticorrosivos Se utilizan para la protección de tuberías que se encuentran enterradas, se realiza mediante la aplicación de recubrimiento o galvanizado del hierro. No es propicio en el caso de estar en un terreno saturado de agua con un pH muy bajo debido a que destruye el recubrimiento. No se debe de utilizar en tuberías de pozos, resultando fácilmente removible durante la construcción de estos. 2.3.1.2. Inhibidores de la corrosión La corrosión puede evitarse aplicando Inhibidores en las zonas más vulnerables. En los pozos, el área que se encuentra más expuesta es la comprendida entre el nivel estático y el nivel dinámico, porque al tener el ciclo de mojado-secado de forma permanente, se acelera el proceso. 2.3.1.3. Protección catódica Este método consiste en colocar a lo largo de tuberías enterradas o sumergidas bloques de zinc o magnesio unidos a la tubería por un cable de conducción. El efecto que causa es que los bloques se desgastan al invertir el flujo de electrones; los bloques deben de reponerse antes de que se consuman por completo. El mismo efecto se puede dar si se conecta el cable conductor al polo positivo de un generador de corriente continua. En el Libro V. 3.5.1 Protección catódica y recubrimientos anticorrosivos del Manual de Diseño de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento (MAPA) de la CNA, se detallan los procedimientos y métodos de protección anticorrosiva en diversos elementos de un acueducto, así como recomendaciones generales. 2.3.2 Prevención de la incrustación Para evitar las incrustaciones en la tubería, se deberá realizar, como primer paso, un análisis de la calidad del agua en las fuentes de abastecimiento. De acuerdo a los resultados obtenidos del análisis se puede prevenir, retardar o eliminar la incrustación en la tubería considerando las siguientes alternativas: • Realizar un pretratamiento al agua Este debe realizarse de acuerdo a la calidad del agua, la cual se detecta mediante un análisis. El pretratamiento consiste en la cloración del agua. • Colocar la planta potabilizadora a la salida de la fuente, en caso de requerirse Esta planta potabilizadora puede ser para realizar la potabilización completa del agua o una potabilización parcial, dependiendo de diversos factores, como son el aspecto económico, ya que puede encarecer en algunos casos conducir el agua potabilizada, o puede tenerse el caso en que la conducción se une a otras fuentes de

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abastecimiento que no están potabilizadas; en ese caso se debe realizar un tratamiento preventivo únicamente para evitar la formación de incrustaciones. • La utilización de tubería de PVC impide la incrustación • Mediante la limpieza interior periódica de la tubería Esta limpieza depende del diámetro de la tubería; puede ser manual o mediante equipo mecánico autónomo, como el mostrado en la FIGURA. 2.9

Figura. 2.9 Limpieza mecánica interior de una tubería

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2.3.3 Conducción Como se mencionó en el capítulo 1, existen dos tipos de conducción: a gravedad y por bombeo. Las tuberías se instalan sobre la superficie, enterradas o combinando estas dos formas. Esto depende de la topografía, clase de tubería y geología del terreno, por ejemplo, en un terreno rocoso es probable que convenga llevarla superficialmente. En el tipo de instalación que se adopte, también se deben considerar otros factores relacionados con la protección de la línea. Así, una tubería que está propensa al deterioro o mal trato de personas y animales o el paso de vehículos, la exposición a los rayos solares, variaciones de temperatura, etc. es preferible instalarla enterrada, especialmente cuando es de fibrocemento. Cualquiera que sea la forma de instalación, se deberá evitar en lo posible los cambios de dirección, tanto horizontales como verticales, con el objeto de eliminar codos y otras piezas a especiales. Estos cambios direccionales aumentan las pérdidas de carga, el costo de la instalación y en ocasiones puede propiciar el confinamiento del aire mezclado con el agua. Al diseñar una tubería enterrada, se deberá dar el ancho adecuado, profundidad máxima y mínima así como el tipo de plantilla más adecuado para la zanjas de acuerdo a la tubería, terreno, etc. En el Libro V, 11. Sección, Tema 1, Datos Básicos, del MAPA, se encuentran las recomendaciones para la instalación de tuberías. Los tubos de acero son recomendables para líneas de conducción con altas presiones de trabajo. Su utilización obliga a revestirlos contra la corrosión interior y exterior. Son muy durables, resistentes, flexibles y adaptables a las distintas condiciones de instalación que se tengan. Finalmente, los factores principales que repercutirán para la selección de tuberías y que causen con el tiempo el mínimo de problema son: • Calidad y cantidad de agua por conducir • Características topográficas de la conducción y tipo del terreno por excavar • Costos de suministro e instalación 2.3.4 Sistema eléctrico Uno de los elementos, que aunque no forman parte directa de un acueducto, su funcionamiento es de vital importancia en casi la totalidad de ellos, es el suministro de energía eléctrica. Este elemento se encuentra sujeto a dos tipos de controles: uno es la parte correspondiente a la línea de alimentación que es controlada y su mantenimiento corresponde a la Comisión Federal de Electricidad; la otra parte es aquella en que el mantenimiento y control es del organismo operador. Como alternativa para una falla eléctrica es la de tener otra fuente de energía alterna, mediante motores diesel o de otra línea de alimentación independiente; para ambos

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casos se deberá realizar un estudio detallado para ver la conveniencia de tener la alternativa de energía. Los elementos relacionados con la energía eléctrica que conviene colocar como protección, para evitar la falla de los equipos de bombeo, son los siguientes:

• Dispositivos de protección de sobrecorriente Estos sirven para aislar tos cortos circuitos y sobrecargas, registrando el flujo de corrientes anormales y separará la porción afectada del sistema en operación.

• Fusibles El fusible, es un dispositivo interruptor y sensor a la vez. Se conecta en serie con el circuito, responde a los efectos térmicos producidos por el flujo de corrientes a través de él.

• Interruptores Los interruptores en alta tensión, son dispositivos de interrupción únicamente, se utilizan en conjunto con relevadores, para cumplir con la función de detección de fallas. Esta combinación normalmente es utilizada para proporcionar protección contra corrientes de corto circuito y sobrecargas en: • Transformadores • Motores • Alimentadores • Interruptores 2.3.5 Dispositivos de control y protección en la línea de conducción En las líneas de conducción siempre es necesario el empleo de ciertos elementos cuyo objeto es proteger a las tuberías y al equipo de bombeo, principalmente del fenómeno llamado golpe de ariete. Otros elementos deben ser empleados para controlar la descarga de la línea de conducción. Los accesorios se instalan para aislar y drenar secciones de tubería con fines de prueba, inspección, limpieza, reparación y seguridad. Entre estos elementos se encuentran • Válvula de aire • Válvula de retención (check) • Válvula aliviadora de presión • Válvula de compuerta • Junta

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2.3.5.1. Válvulas Con el propósito de limpiar la línea durante su construcción y también para desaguarla en caso de tener que realizar maniobras para una reparación o mantenimiento sin necesidad de vaciar toda la línea, se deben instalar válvulas de seccionamiento de un diámetro adecuado, localizada en las partes bajas, que permitan aislar tramos de la tubería. Cuando la línea de conducción se conecta a un tanque de regularización y requiera una válvula, ésta generalmente será de flotador, las cuales controlan el nivel máximo del agua en un tanque siendo accionadas directamente mediante un flotador. En todos los puntos altos de las líneas a presión, se instalan válvulas de admisión y expulsión; operan automáticamente para remover el aire desplazado cuando la línea se comienza a llenar o el que se acumula en dichos puntos. Estas válvulas automáticas sirven también para admitir aire en la línea, evitando el colapso si se presenta una presión negativa. Cuando se suspende la energía eléctrica, debido a un paro programado o imprevisto, se presentan fenómenos transitorios, ocasionando que la masa de agua, en el caso de flujo descendente, actúe sobre el equipo de bombeo, produciendo en algunos casos daños severos a éste. Para interrumpir el flujo inverso y proteger al equipo, se utilizan las válvulas de retención, de las que existen varios tipos: • Válvula check tradicional, comúnmente llamada de columpio • Válvula duo-check • Válvula check silenciosa • Válvula roto-check En el Libro de "Lineamientos Técnicos para la Elaboración de Estudios y Proyectos de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario" del Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento se describe el funcionamiento de estas válvulas. Las válvulas aliviadoras de presión son empleadas para proteger al equipo de bombeo, tuberías y accesorios contra un incremento de presión producido por el arranque o paro del equipo de bombeo. Su función es permitir la salida del flujo a la atmósfera cuando la presión interior sobrepasa un límite previamente establecido. 2.3.5.2. Juntas

Para cada línea de conducción en particular, se deben definir los tipos de juntas a emplear, tomando en cuenta las condiciones de trabajo externas e internas a que estará sometida la tubería, el tipo de terreno, agresividad del suelo, entre otros.

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Generalmente se utilizan juntas en los siguientes casos: • Para absorber movimientos diferenciales de la tubería (en la conexión con una

estructura, en caso de sismo, etc.) • Para absorber movimientos en la tubería por efectos de temperatura • Para unir tuberías del mismo o de diferente material • Para unir tuberías con piezas especiales y válvulas Estas juntas deberán ser revisadas periódicamente, ya que puede ser causa de falla en el suministro completo de agua, como se muestra en la FIGURA. 2.10, en la que una fuga puede disminuir considerablemente el suministro de agua. No es por demás recordar que para la instalación de tuberías se consulten los catálogos e instructivos de los fabricantes, con el fin de eliminar la posibilidad de alguna falla durante la operación del sistema. Es conveniente hacer el plano de la instalación de la línea de conducción que indique claramente la ubicación de las válvulas de protección (check, alivio, eliminadoras de aire, etc.) y control, así como codos, atraques o machones, silletas y juntas de dilatación. 2.3.6 Equipos de bombeo En los organismos operadores de sistemas de agua potable, normalmente se usan dos tipos de bombas, las horizontales y las verticales, generalmente con impulsor centrífugo del tipo cerrado, abierto y semiabierto, dependiendo de la aplicación específica de que se trate. En el caso de pozos a la orilla de un río, es conveniente la elevación de la plataforma de operación por encima del NAME a fin de evitar daños a los equipos, como el que se muestra en la FIGURA. 2.11 En los Libros "Selección de Equipo Electromecánico", "Proyectos Electromecánicos Tipo para Plantas de Bombeo de Agua Potable en Poblaciones Rurales", "Diseño de Instalaciones Mecánicas" y "Lineamientos Técnicos para la Elaboración de Estudios y Proyectos de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario" del Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento se describen las bombas, en que caso conviene emplearlas y las medidas preventivas que deben observarse para evitar una falla o mal funcionamiento.

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2.3.7 Subestación eléctrica

La línea de alimentación eléctrica controlada por los organismos operadores, requiere de mantenimiento y operación adecuados a fin de darles mayor tiempo de vida. El operador de los equipos de bombeo, deberá revisar la subestación eléctrica, antes de arrancar el equipo de bombeo. 2.3.8 Motor de combustión interna a diesel Los motores de combustión interna a diesel se utilizan en lugares donde el suministro de energía eléctrica, es deficiente, no se cuenta con ella o se tiene como equipo auxiliar en caso de emergencia por falla frecuente del suministro de energía eléctrica, como el que se muestra en la FIGURA. 2.12., 2.3.9 Cabezal de engranes El cabezal de engranes es un equipo usado, preferentemente, en lugares donde no se cuenta con suministro de energía eléctrica o se interrumpe muy frecuentemente. Su instalación se localiza sobre el cabezal de descarga del equipo de bombeo de pozo profundo, siendo un elemento importante en la operación de la bomba, ya que su función es transmitir el sentido de giro correcto a la bomba.

Figura. 2.10 Fuga en una junta

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Figura. 2.11 Pozo a la orilla de un río 2.3.10 Prácticas de seguridad El alto voltaje y las partes rotatorias de una máquina, pueden causar daños serios o fatales, si no se manejan adecuadamente. Una instalación segura, así como la operación y el mantenimiento deben ser realizados por personal debidamente capacitado. En el manejo y operación de las máquinas, aparatos e instalaciones eléctricas se deben satisfacer las medidas mínimas de seguridad a fin de evitar accidentes, tanto en los propios equipos como al personal que los opera. Los motores y transformadores eléctricos instalados en las estaciones de bombeo, deberán estar sujetos a medidas de protección para evitar accidentes que pongan en peligro la vida de los operadores, como los conductores desnudos o aquellos cuyo aislamiento sea insuficiente y los de alta tensión en todos los casos, se deberán encontrar fuera del alcance de la mano del operador y cuando esto no sea posible, deberán ser completamente protegidos, con objeto de evitar cualquier contacto, como por ejemplo las celdas o compartimentos de los transformadores, interruptores, arrancadores aparatos de medición y protección, etc., de las estaciones de bombeo, deberán estar convenientemente dispuestos y protegidos, esto para evitar todo contacto peligroso y el acceso a los mismos, ser tal que permita la circulación holgada de los operarios para realizar, sin riesgo alguno, sus labores cotidianas.

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Figura. 2.12 Energía alterna mediante motor de combustión interna a diesel

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3 MEDIDAS CORRECTIVAS Las interrupciones en el funcionamiento de un acueducto, pueden surgir en muchas ocasiones de las deficiencias en el mantenimiento preventivo de las instalaciones. Es importante analizar las situaciones que surjan a lo largo de la vida de un acueducto, como alteraciones en su operación, de las que han resultado en la interrupción temporal del servicio de entrega de agua en bloque y en la calidad de la misma. El objetivo medular de atención en el caso de emergencias lo constituye la rehabilitación de los servicios estratégicos y la vuelta a la normalidad. Este objetivo se logra a través de la realización de las siguientes funciones:

1. Conocer y evaluar el estado actual de daños y su desarrollo durante el desastre, estimando las necesidades de recursos extraordinarios, para actualizar los planes de auxilio.

2. Determinar el plan de atención de emergencias de acuerdo con la situación

presentada, garantizando una respuesta oportuna, adecuada y coordinada

3. Rehabilitar el funcionamiento de los servicios básicos afectados por el desastre

Estas funciones se pueden ejercer con éxito y en forma oportuna en una situación extraordinaria, durante una emergencia, si se han llevado a cabo con anticipación los preparativos correspondientes, que incluye las brigadas de reparación. Para ello, por supuesto, resulta necesario capacitar al personal de las brigadas de reparación, así como equiparlos con los dispositivos y materiales necesarios para cumplir sus papeles. Asimismo, se deberán realizar preparativos para la elaboración de planes de acción para las diversas posibles situaciones que pueden presentarse, así como la realización de ejercicios y simulacros para calibrar tanto la eficiencia de estos planes, como el nivel de preparación del personal. La rehabilitación de los servicios estratégicos tiene una especial importancia, destacándose dos objetivos principales: el primero, puede llamarse externo, surge de la necesidad de asegurar el cumplimiento del papel del sistema, que busca combatir con eficiencia; cualquier alteración en el abasto de agua potable, ocasionadas por reparaciones como al proporcionar vías alternas de suministro. El objetivo relacionado con el anterior, es de carácter interno y está orientado a la recuperación de los diversos servicios cruciales para la operación del acueducto, tales como energía eléctrica, comunicaciones y transporte, por mencionar algunos.

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Para lograr estos objetivos, es indispensable contar con brigadas, equipos y materiales de reparación, así como con repuestos, y de ser posible, con el apoyo del equipo pesado y especializado. Es posible que esté disponible el equipamiento de las empresas particulares que se encuentren en la región, participantes en la construcción de obras e instalaciones de la siguiente etapa del sistema. Puesto que algunas piezas son únicas y además, son de importación, puede prolongarse el tiempo de su reposición. Por esto, se requiere contar con un stock de equipos y materiales necesarios para las reparaciones y rehabilitación del sistema. Al aparecer corrosión severa en alguna pieza del acueducto, la mejor solución es sustituir la parte en mal estado por otra nueva. Al tener un área afectada, esta pierde las propiedades para las que fueron diseñadas, por ejemplo: las tuberías por la corrosión, pierden espesor y son más vulnerables en esos sitios. Tratándose de tuberías y dependiendo de la calidad física, química y biológica del agua (sólo en zonas con aguas con poca incrustación) se pueden cambiar por tuberías de PVC. En el caso de presentar las tuberías incrustación, el daño puede corregirse mediante tratamientos químicos y mecánicos. El tratamiento más usual para eliminar la incrustación de carbonatos, es a base de ácidos acompañadas de un anticorrosivo. La incrustación bacteriana se corrige con aplicación de cloro en la fuente de abastecimiento. Las pérdidas de agua por fuga en las tuberías de las líneas de conducción, tanques de almacenamiento, etc., se determinan a partir de muestreos de inspección y aforos en determinados puntos a lo largo del acueducto. En el libro III, tema 2, subtema 2.1, Control de fugas del MAPA, se encuentran las recomendaciones para realizar el estudio de las fugas. La reparación de fugas, puede efectuarse de dos formas: mediante la rehabilitación del elemento dañado, observando las especificaciones de instalación y materiales, o mediante la sustitución del tramo dañado. La decisión de reemplazar (sustituir), o reparar las tuberías o componentes del sistema, se basa en considerar factores como: presión de la línea, tipo de terreno, vida útil de la tubería, tipo y calidad del material, diseño inadecuado, el factor de rugosidad de la tubería, operación de la red y los programas de mantenimiento. Para la decisión final de un reemplazo o rehabilitación, se debe considerar lo siguiente:

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• La estadística de daños en el acueducto • Los estudios de corrosión • La experiencia adquirida en la reparación de daños • El funcionamiento hidráulico en la línea Se justifica un reemplazo cuando se tienen niveles elevados de frecuencia en daños en la línea, corrosión externa en la tubería y piezas especiales o un costo elevado en la reparación de los daños, mala calidad del agua, con alto grado de incrustaciones, reducción del área hidráulica. En cambio, se recomienda la reparación cuando la frecuencia de daños es baja y los daños locales no son de consideración. Los métodos de reparación y rehabilitación de tuberías son: • Recubrimiento de tuberías por medio de morteros, películas, resinas epóxicas,

etc. • Sustitución de tuberías • Inserción de tuberías • Limpieza interior

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ANEXO A-1 CUESTIONARIO PARA EVALUAR EL RIESGO EN ACUEDUCTOS Los sistemas de abastecimiento de agua potable, están expuestos a diversos fenómenos destructivos, ya sean estos de índole natural o de origen social. El grado de riesgo así como su vulnerabilidad varían dependiendo de diversas causas y tipo de respuestas a medidas emergentes. En la tabla No. 1, se plantean una serie de preguntas o cuestionamientos referentes a las fuentes de abastecimiento y del acueducto que abastecen de agua potable a una población. El tipo de respuesta de las preguntas proporciona una idea del grado de vulnerabilidad de una población en el suministro del agua potable. Si la respuesta a una pregunta corresponde a la columna con letra C, el riesgo del suministro es mayor que si la respuesta corresponde a la columna A. En la tabla No. 2, se muestra el cuestionario que se envió a diversos organismos operadores de la República Mexicana, a fin de conocer en forma directa mediante el personal que opera los acueductos, la problemática real de cada uno de ellos. En el capítulo 1 se da una descripción de los principales resultados que se obtuvieron de la encuesta.

TABLA No. 1 INVENTARIO DE UN ACUEDUCTO

No. CONCEPTO A B C OBRAS DE CAPTACION

1 Fuentes de abastecimiento Tres o mas () Dos () Una ( ) 2 ¿Están interconedadas? Sí () () No ( ) 3 Tipo de protección en las obras

de toma Barcia () Malla () Ninguna ( )

4 Tomando en cuenta el diseño de la obra, ¿Esta proporciona el gasto máximo diario?

Si () () NO ( )

5 Se efectúan análisis de laboratorio

Frecuente () Eventual () Nunca ( )

6 Se cuenta con el proyecto de la captación Planos Memorias de cálculo Manual de operación

Completo Completo Completo

()()()

() () ()

( ) ( ) ( )

7 Vigilancia en la obra de toma Permanente ( ) Esporádica ( ) Nula ( ) 8 Tipo de línea de conducción Enterrada ( ) Elevada ( ) Superficial ( )

9 Vigilancia en la línea de conducción

Permanente ( ) Esporádica ( ) Nula ( )

10 Tipo de protección física a la línea de conducción

Barda ( ) Malla ( ) Ninguna ( )

11 Tipo de protección en las válvulas de admisión de aire

Casetas ( ) Cajas o malla ( ) Ninguna ( )

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TABLA No. 1 (cont.)

CONCEPTO A B C

12 Vigilancia para las válvulas de admisión y expulsión de aire

Permanente ( )

Esporádica ( ) Nula ( )

13 Tipo de protección en las válvulas de Desfogue

Casetas ( )Cajas o malla

( ) Ninguna ( )

14 Vigilancia para las válvulas de desfogue

Permanente ( )

Esporádica ( ) Nula ( )

15 Los caminos de operación son transitables todo el año

Sí () () No ( )

16 Los caminos de operación tienen Mantenimiento

sí () () No ( )

17 Protección en las plantas de bombeo

Barda () Malla ( ) Ninguna ( )

18 Vigilancia en las plantas de bombeo Permanente () Esporádica () Nula ( )

19 Las plantas de bombeo cuentan con energía altema

sí () () No ( )

20 Protección en las plantas potabiliza-Doras

Barda () Malla () Ninguna ( )

21 Vigilancia en las plantas potabilizadoras

Permanente () Esporádica () Nula ( )

22 Las plantas potabilizadoras cuentancon energía aftema

sí () () No ( )

23 Para la desinfección, los proveedores se encuentran a

Menos de 50 k () Entre 51 y 30 () Mas de 3 ( )

24 El acueducto se localiza en zona Sísmica

A ó B () C ( ) D ( )

25

El acueducto se localiza en la costa, expuesta a vientos fuertes o ciclones

sí ( )

Moderado ( ) No ( )

26

El agua que se tiene en el acueducto forma incrustaciones químicas o biológicas en la tubería

Nunca ( )

Esporádico ( ) Sí ( )

27

. . El agua del acueducto es corrosiva

sí ( ) ( ) INO ( )

28 Se cuenta con programa de mantenimiento preventivo en el acueducto

Permanente ( ) Esporádico ( ) Nulo ( )

29 Hay problemas de inundación frecuentes en algún lugar del acueducto

Nunca ( ) Esporádico ( ) Frecuentes ( )

30 El suelo es corrosivo para el tipo detubería del acueducto

No ( ) Poco ( ) Corrosivo ( )

31 A lo largo del acueducto, por el tipo de suelo los asentamiento son

Despreciables ( ) Se tiene duda ( ) Apreciables a simple vista

( )

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TABLA No. 1 (cont.)

CONCEPTO A B C 32 Se tiene un programa de inspección y

mantenimiento del acueducto Permanente ( ) Esporádico ( ) Nulo ( )

33 Se cuenta con equipo de comunicación en el acueducto

Sí ( ) Deficiente ( ) No ( )

34 Se tiene equipo de mantenimiento y reparación

sí ( ) Escaso ( ) Nulo

35 Se cuenta con equipo para efectuar reparaciones de energía eléctrica

sí ( )

Escaso ( ) Nulo ( )

36 Se tiene en almacén refacciones sí Escaso Nulo

37 Existe manual de operación de todos los elementos que conforman el acueducto

Completo ( )

Parcial ( ) Deficiente ( )

38 El personal de operación recibe capacitación técnica

Permanente ( ) Esporádico ( ) Nulo ( )

39 El acueducto pasa Lejos de poblados ( ) Cerca de

poblaciones ( ) Por zonas

pobladas ( )

40 El acueducto se localiza en zonas volcánicas activas

Lejana ( ) Intermedia ( ) Cerca

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TABLA No. 2

CUESTIONARIO RELATIVO A ACUEDUCTOS

Región:

Estado:

Población:

Nombre del acueducto:

Fuente de abastecimiento del acueducto Presa (nombre):

Canal (nombre)

Río (nombre):

Lago (nombre):

Pozos (nombre de la zona):

Manantial (nombre)

Otros: ¿Existen fuentes altema de abastecimiento para la población?: ¿En qué % de abastecimiento a la población?:

Obra de toma Cuenta con protección?: ¿De qué tipo? (bardas, mallas, cercas) Descripción:

¿Cuenta con vigilancia? ¿Permanente o esporádica? ¿De qué tipo? Descripción:

Conducción Enterrada (%):

Superficial

Longitud (km):

Diámetros (m):

Material acero ( ), Conc. Pres ( ) AC ( ), PVC ( ), PAD ( ) Otro

Gasto conducido (I/s)

En caso de diferentes materiales indicar: Longitud: Diámetro: Material: Costo:

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TABLA No. 2 (cont.)

CUESTIONARIO RELATIVO A ACUEDUCTOS

Línea de conducción ¿Cuenta con protección): ¿De qué tipo? (bardas, mallas, cercas) Descripción:

¿Cuenta con vigilancia? ¿Permanente o esporádica) ¿De qué tipo? Descripción:

Válvulas de admisión y expulsión de aire: ¿Cuenta con protección? (cajas, casetas, mallas) ¿De qué tipo? Descripción:

Válvulas de desfogue ¿Cuenta con protección? (cajas, casetas, mallas) ¿De qué tipo? Descripción:

Caminos de operación ¿Cuenta con protección? ¿De qué tipo? Descripción ¿Son transitables todo el año? ¿Tienen mantenimiento? Descripción:

Cámara de aire Torre de oscilación Tanque unidireccional Caja rompedora de presión Quiebracargas ¿Cuentan con protección? ¿De qué tipo? Descripción:

Estructuras de cruce carreteras () Ferrocarril( ) canales ( ) ríos ( ) Lagunas ( ) mar ( ) otros ( )

Descripción de los cruces Materiales

Planta de bombeo

¿Cuenta con planta de bombeo?

¿Cuántas?

¿Cuenta con protección? (bardas, mallas, cercas) ¿De qué tipo? Descripción:

¿Cuenta con vigilancia? ¿Permanente o esporádica? ¿De qué tipo? Descripción:

¿Cuenta con fuentes de energía alterna?

Describir las fuentes alternas

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TABLA No. 2

CUESTIONARIO RELATIVO A ACUEDUCTOS (Cont.)

Potabilización

¿Planta potabilizadora?

¿Desinfección?

¿Cuenta con protección? (bardas, mallas, cercas) ¿De qué tipo? Descripción:

¿Cuenta con vigilancia? ¿Permanente o esporádica? ¿De qué tipo? Descripción:

Localización ¿En la obra de toma? ¿En la línea de conducción? ¿En la entrega?

Descripción del procesó y de la localización

Fenómenos naturales a que está expuesto el acueducto

Sismo Avenida Inundación Ciclón

Tormenta Marejada Otros:

¿Cómo han afectado al acueducto estos fenómenos?

¿Se ha suspendido el servicio por estos fenómenos?

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TABLA No. 2

CUESTIONARIO RELATIVO A ACUEDUCTOS (Cont.)

Problemas que se han presentado en el acueducto

Corrosión Incrustación química Incrustación biológica Fugas

Roturas Vandalismo Pérdida de tramos por avenidas o ciclones Otros:

¿Cómo se repararon?

¿En qué tiempo?

¿Qué problemas se presentaron durante la reparación?

¿Se lleva a cabo un programa de inspección? ¿Cómo se lleva a cabo?

¿Se lleva a cabo un programa de mantenimiento?

¿Se cuenta con equipo de comunicación en el acueducto? ¿De qué tipo?

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ANEXO A-2 PROYECTO DE LÍNEAS DE CONDUCCIÓN A.2.0 INTRODUCCIÓN En este anexo se pretende presentar lineamientos generales de los conceptos que es necesario considerar cuando se realiza el proyecto de la línea de conducción de un acueducto. Si se desea profundizar en las recomendaciones generales aquí presentadas. Se recomienda consultar los Libros del Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento editados por la Comisión Nacional del Agua. A.2.1 Factores por considerar en el proyecto de líneas de conducción. Para el proyecto de línea de conducción a presión, deben considerarse los aspectos que se mencionan a continuación: • La tubería debe seguir, en lo posible, el perfil del terreno; en cuanto a su

localización se escoge para que sea la más favorable, con respecto al costo de construcción y a las presiones resultantes. Se debe tener especial atención en la línea del gradiente hidráulico, mientras más cercana esté la línea de conducción a esta línea, resultando la presión en la tubería menor; ésta condición conlleva un ahorro en el costo de la tubería. En ocasiones, las altas presiones internas se pueden eliminar rompiendo la línea de gradiente hidráulico con la instalación de almacenamientos auxiliares, como embalses o cajas rompedoras de presión.

• La velocidad de agua en la tubería debe ser la adecuada para evitar que se

depositen sedimentos en ella, sin provocar problemas de desgaste de las mismas.

• En las obras de conducción por lo general, las tuberías se instalan en zanja; en el

trazo topográfico debe procurarse evitar en lo posible, la excavación en roca: • Cuando la topografía es accidentada, se debe estipular en el proyecto la

utilización de válvulas de admisión y expulsión de aire localizadas en los sitios más elevados del perfil, mientras que, cuando la topografía sea moderadamente plana, se ubicarán en puntos situados a cada 1.5 Km. como máximo, así como en los puntos más altos del perfil de la línea, o provocar con el perfil de la línea de conducción puntos elevados para propiciar la salida del aire.

• En tramos con pendiente fuerte, ascendente o descendente, se debe analizar la

conveniencia de instalar válvulas de admisión o expulsión de aire en puntos intermedios.

• Por otra parte, se deben instalar desagües en los puntos más bajos del peal, con

el fin de vaciar la línea en caso de reparación o mantenimiento durante su

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operación, así también para utilizarlos éstos al lavar la línea de conducción durante y una vez concluida su instalación.

Para el proyecto de una línea de conducción a bombeo, se deben tomar en cuenta los aspectos indicados en el diseño de conducciones a gravedad; además de reducir, cuando sea posible, la longitud de la línea a presión, disminuyendo con esto los efectos de los fenómenos transitorios. Se deben analizar los fenómenos transitorios en la línea de conducción, con el objeto de revisar si los tipos y las clases de la tubería seleccionada son los adecuados, y por lo tanto se requieren estructuras de protección, como: tanques unidireccionales, válvulas aliviadoras de presión, torres de oscilación y cámaras de aire. Topografía. El tipo y la clase de tubería por usar en una conducción depende de las características topográficas de la línea. Conviene obtener perfiles que permitan bajas presiones de operación, evitando también tener puntos notablemente altos. Afectaciones. Para el trazo de la línea, se deben considerarse los problemas resultantes por la afectación de terrenos ejidales y particulares. De ser posible, se utilizarán los derechos de vía de cauces de agua, caminos, ferrocarriles, líneas de transmisión de energía eléctrica y linderos. Geotecnia. En general, las tuberías de conducción deben quedar enterradas, principalmente las de fibrocemento y de PVC. El trazo más adecuado puede ser el que permita disminuir al máximo posibles excavaciones en roca. Se debe tener en cuenta la altura del nivel freático. Cruzamientos. Durante el trazo topográfico se deben localizar los sitios más adecuados para el cruce, de la línea de conducción caminos, vías férreas, ríos, canales, lagunas, etc. Calidad del agua por conducir. Es indispensable saber el grado de turbiedad, si es incrustante, corrosiva o si tiene hierro y manganeso, que puedan afectar notablemente la capacidad de conducción. Suministro e instalación de tuberías.- Se debe tomar en cuenta tanto los costos de suministro, la calidad del los materiales como la disponibilidad oportuna de las tuberías además de las facilidades financieras que otorguen los fabricantes. Aspectos socioeconómicos.- El uso de ciertas fuentes de abastecimiento (concesionada o no) y el no tomar en cuenta lo indicado en el punto de afectaciones, origina en ocasiones problemas con los habitantes de la región, propiciando cambios de fuente de abastecimiento, modificaciones del trazo de la conducción, indemnizaciones, etc. En el Libro de Lineamientos Técnicos para la elaboración de Estudios y Proyectos de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario, del Manual de Agua Potable, Alcantarillado y

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Saneamiento de la Comisión Nacional del Agua (MAPAS), se describen con más detalle los conceptos anteriores y otros adicionales que conviene considerarlos. A.2.2 Metodología de diseño Generalmente los pasos a seguir para el diseño de una línea de conducción, son los siguientes: A.2.2.1 Trazo planimétrico A.2.2.2 Trazo altimétrico A.2.2.3 Cálculo hidráulico A.2.2.4 Localización de piezas especiales y dispositivos A.2.2.1 Trazo planimétrico A partir del plano topográfico, se plasma el trazado de la línea de conducción más económica, o sea, la más corta y la de menor diámetro; generalmente ésta es el resultado de varías alternativas siguiendo diversas rutas. La conducción sigue los accidentes del terreno, si se usa tubería de fibrocemento 0 de PVC, se instala en zanja, como medida de protección contra los agentes exteriores. Los cambios de dirección, tanto en el plano horizontal como en el vertical, deben efectuarse por medio de curvas suaves empleando la deflexión que permita las uniones con los distintos tipos de tubos. A.2.2.2 Trazo altimétrico En un plano vertical, se construye un perfil del trazado, estableciendo la posición relativa de la tubería, el terreno y la línea piezométrica. Debe tenerse especial cuidado que la línea de conducción, se encuentre siempre por debajo de la línea piezométrica. Las tuberías que pasan sobre la línea piezométrica reciben el nombre de sifones. La FIGURA A.1 muestra una línea de conducción mal trazada, tendrá presión negativa (vacío) en los lugares que se encuentran sobre la línea piezométrica. Evidentemente, en los puntos C y D, en donde la línea piezométrica corta a la tubería, la carga de presión se iguala a la atmosférica. Si la velocidad del agua no es suficientemente grande en el punto E se liberan los gases que están disueltos en el agua. Además, puede entrar aire por las juntas imperfectas entre los puntos C y D. Este aire modifica la línea piezométrica y si se supone que llega a adquirir la presión atmosférica, la nueva línea piezométrica, pasará de la posición HF a la HE. Como el gasto que circula por toda la tubería es el mismo, la línea piezométrica en su parte interior tendrá que ser paralela a HF y HE, y por tanto, la tubería estará sometida a la presión atmosférica entre E y G y no trabajará a sección llena. Aunque se puede dar solución a este problema colocando en E una bomba de vacío para extraer el aire y mantener el vacío existente, es preferible evitarlo buscando mejores trazos de la línea de conducción, siempre que esto sea posible. Si en el perfil aparecen

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depresiones muy profundas, puede ser económico colocar un depósito intermedio (cajas rompedoras de presión), con el objeto de romper la línea piezométrica, lo que dará lugar a tuberías de menor espesor y, por consiguiente, de menor costo (FIGURA A.2). A.2.3 Cálculo hidráulico Una vez estudiados los trazos planimétrico y altimétrico de la conducción, se procede a calcular su diámetro. Si la línea tiene carga suficiente para fluir por gravedad, el diámetro estará completamente definido. Cuando la conducción está alimentada por bomba, el problema tiene múltiples soluciones y la "mejor" se decide con criterios económicos. En efecto, si el diámetro es pequeño, la pérdida de carga es grande y entonces habrá que usar una bomba de carga elevada que logre vencer las pérdidas, siendo por esta razón muy elevada el costo de la impulsión. Por el contrario, si el diámetro de la tubería es grande, la pérdida de carga es pequeña y la altura para elevar el agua será menor, lo que se traducirá en menor costo de bombeo, pero con una tubería de mayor diámetro y precio. En resumen, en el primer caso, la tubería es "barata" y el costo de bombeo grande; en el segundo, sucede lo inverso: la tubería es costosa y el gasto de bombeo es reducido. Lo que se debe procurar es que la suma de ambos costos den un costo anual mínimo. El diámetro de la tubería correspondiente a este caso se llama diámetro económico de la línea de conducción. En el caso de una línea de conducción por bombeo, en el que la pérdida de carga no está prefijada, el diámetro de la línea de conducción debe ser tal que haga que el costo anual sea mínimo. Para un caudal conocido o supuesto, se calculan los costos de varias tuberías de diámetro diferente, así como las pérdidas de carga que ellas producen. El costo anual total estará representado por el interés del costo de conducción, más la depreciación del mismo y más el costo anual del bombeo. El diámetro económico de la línea de conducción, será el que haga que la suma de los conceptos anteriores sea mínima. El costo de la línea de conducción por metro lineal incluye: • El costo de la tubería, que varía dependiendo del material de que está fabricada • El costo de uniones (juntas) y su instalación (material y mano de obra) • La colocación de la tubería, incluyendo la excavación de la zanja, la instalación de

la tubería, el relleno de la zanja y su compactación (mano de obra y equipos) El costo anual del bombeo será igual al interés y depreciación de los costos de la estación de bombeo más los del bombeo en si. Como los primeros son un sumando común para las distintas tuberías, pues el diámetro de la tubería afecta poco a la capacidad de la estación de bombeo; para la comparación de los costos de las líneas de conducción no se toma éste en cuenta.

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Si se trata el caso de, una línea de conducción por gravedad, el diámetro económico será aquel con el que se utilice la mayor carga disponible en el perfil considerado, es decir, cuando la pérdida de carga total se acerque a la altura estática entre los puntos de inicio y fin de la línea. En el Libro de Agua Potable de Sistemas Rurales del MAPA, se proporcionan recomendaciones para el cálculo del diámetro más económico. A.2.4 Localización de piezas especiales y dispositivos Una vez determinados el diámetro y el trazado definitivo, se procede a localizar en el perfil y en la planta, las piezas especiales y dispositivos de la línea de conducción que correspondan, según las funciones y recomendaciones indicadas anteriormente. A.2. 5 Cálculo de la resistencia por fricción en tuberías a presión En líneas de conducción de gran longitud, la resistencia por fricción o superficial, ofrecida por el interior del tubo es el elemento dominante en su diseño hidráulico. La fórmula de Darcy-Weisbach es la más adecuada para el cálculo de la resistencia a fricción en conducciones a presión.

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Figura A2-1 Línea de conducción mal trazada

Figura A2-2 Depósito intermedio para romper la línea piezométrica

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ANEXO A-3 DESASTRES NATURALES A continuación se describe brevemente algunas experiencias que se presentaron en 4 acueductos ante la presencia de diversos fenómenos que ocasionaron la disminución o interrupción de agua potable a las poblaciones que abastecen.

a) ACUEDUCTOS RIO PAPAGAYO, ACAPULCO, GRO. Los dos acueductos río Papagayo-Acapulco abastecen uno de agua potable y el otro de agua cruda a la población de la ciudad y puerto de Acapulco, transportándola desde la zona de captación en el río Papagayo y a una distancia de aproximadamente 27.5 km. hasta las inmediaciones de Acapulco. Acapulco es cabecera del municipio del mismo nombre, en el estado de Guerrero se localizara al sur de la capital del estado, Chilpancingo, con una latitud norte de 16° 50' y una longitud de 99° 56' al oeste del meridiano de Greenwich. La población se dedica principalmente a la actividad de servicio al turismo, registrándose una población estimada para octubre del 1997 de 712,800 habitantes. Los mantos acuíferos de los que se obtiene el agua potable pertenece al subvalveo del río Papagayo y el de agua cruda del escurrimiento directo de río Papagayo. En el año del 1997 se contaba con las siguientes captaciones: un pozo radial localizados en la margen izquierda del río Papagayo, así como un pozo Ranney; en la margen derecha del mismo río se localizan varios pozos someros, ver FIGURA. A3-1 Tanto el pozo radial, el pozo Ranney y los pozos somerios descargan a una caja de transición a través de tuberías de acero de 36" (914.4 mm) de diámetro los dos primeros, y de 18" (457.2 mm) de diámetro de los pozos someros. Se cuenta, además, con una captación directa de la aguas del río Papagayo que descarga a una caja de transición diferente a las ya mencionadas con una tubería de concreto presforzado de 60" (1524 mm) de diámetro. Ambos acueductos inician desde cajas de transición separadas; el que recibe el gasto de los pozos descarga en la estación de bombeo Papagayo I, localizada en la ciudad de Acapulco. La tubería es de concreto presforzado de 42" (1066.8 mm) de diámetro para un gasto que varía entre 0.6 a 1.10 m3/seg.; el segundo acueducto, que recibe el agua de la toma directa, llega a la planta potabilizadora del Cayaco con una tubería de concreto presforzado de 48" (1219.2 mm) de diámetro y un gasto de 1.8m'/seg. La longitud de ambos acueducto es de aproximadamente 27,300 metros y su trazo, en planta, desde las cajas de transición hasta Acapulco van paralelos.

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El Huracán Paulina se formó en el Océano Pacifico en el mes de Octubre de 1997, azotando principalmente las costas de los estados de Oaxaca y Guerrero. El día 9 de Octubre de 1997 entró al Puerto de Acapulco, Gro. generando precipitaciones pluviales de importancia.

Figura A3-1 Acueductos Río Papagayo Acapulco

Esta precipitación originó el deslave de cerros y caminos, así como un incremento importante en el escurrimiento de los ríos Papagayo y La Sabana. A causa de lo anterior y debido a que el río Papagayo es la principal fuente de abastecimiento de agua potable al Puerto de Acapulco, y las estructuras de las obras de toma se encuentran cercanas a la desembocadura al mar y, por la tanto, los acueductos que suministran agua potable al Puerto de Acapulco van sensiblemente paralelos a la costa, sufrieron daños en los cruces con un arroyo afluente de río Papagayo y en el cruce con el río La Sabana. Por la que respecta a la obra de toma de captación directa, esta fue totalmente azolvada desde el canal de llamada hasta los cárcamos de bombeo. En lo que respecta al acueducto que (leva el agua potable del Puerto de Acapulco a colonias urbanas y poblaciones aledañas, alojadas en los lados de la carretera Acapulco-Zihuatanejo, también sufrió daños, siendo este acueducto la única fuente de abastecimiento a esa zona.

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La estrategia para el suministro provisional emergente del agua potable consistió en identificar, localizar y realizar una inspección física de una lista de 93 pozos localizados dentro del área urbana de Acapulco con el fin de tratar de conectarlos a la red. Como resultado se detecto que existan dos puntos importantes que no permitieron hacer dicha conexión en forma inmediata, el primero fue que la rehabilitación de los pozos llevaría tiempo y la segunda que la red de agua potable se encontraba dañada en varios puntos, por lo que se decidió rehabilitar y utilizar algunos pozos para el suministro del agua en pipas que repartían el agua por diferentes puntos de la Ciudad. Esta acción fue apoyada con el suministro de agua embotellada, que en la mayor cantidad provino de la Ciudad de México, entregada en sitios estratégicos de la Ciudad. Otro punto que apoyó la resolución de no utilizar los pozos fue que únicamente era posible atender al 2% de la población unos 14,000 habitantes. Los grandes hoteles, en general, cuentan con pozos lo cual les permitió seguir operando. Los daños causados a los acueductos fueron los siguientes: En el acueducto que inicia en los pozos Ranney, los cuales son de tipo radial y someros, se colapsó la tubería en el cruce del arroyo La Sabana, adyacente al puente Tunzingo. Este cruce se encontraba reconstruido en forma provisional, debido a la falla que se produjo por otro huracán unos años antes, apoyado en las j pilas del puente carretero mediante tensores; la rasante del tubo se encontraba a 1.00 metro aproximadamente arriba del fondo del cauce del río La Sabana. Al presentarse el gasto ocasionado por el huracán Paulina, se incremento el tirante del río a 4.00 m. La tubería en el cruce era de acero de 122 cm (36") de diámetro y de 1/4" de espesor, acumuló ramas, árboles y basura que arrastraba el río, formado una represa y remansado el agua en el río, por lo que la tubería cedió en el centro, doblándose a casi 90° en ambos márgenes, FIGURA. A3-2.

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Figura A3-2 Tubería colapsada Por lo que respecta al acueducto que inicia por toma directa del río, en el tramo entre la obra de toma y la caja de transición, esta formada en su totalidad por tubería de concreto presforzado de 1524 mm (60") de diámetro, incluso en el cruce de un arroyo afluente del río Papagayo. En éste cruce, en la parte central, se contaba con una válvula de desfogue ahogada en un atraque, al presentarse el gasto extraordinario en el afluente posiblemente socavó el apoyo de este atraque lo que origino que la tubería se desacoplara. Por ultimo, el tramo de acueducto comprendido entre el Puerto de Acapulco y Pie de la Cuesta, el la zona de cañadas el agua destruyó el terraplén de la carretera en varios tramos; dicho terraplén también servía de soporte al acueducto, lo que ocasionó la destrucción del mismo, FIGURA. A3-3. La tubería en el cruce era de acero con diámetro de 18" (457.2 mm) y los tramos destruidos de localizan en los kilómetros, 5+300, 6+350 y 7+400. En otros 11 sitios fue descubierta parte de la tubería, que es de asbesto-cemento.

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Figura A3-3 La tubería en el cruce Reconstrucción de los cruces. El cruce del acueducto con el río la Sabana se rehabilitó provisionalmente en el mismo sitio en el que se encontraba originalmente, FIGURA. A3-4, pudiendo suministrar agua en forma emergente al Puerto de Acapulco en un lapso de cinco días. Posteriormente, se proyecto y construyó el cruce definitivo en forma de sifón invertido aguas abajo del cruce anterior, con tubería de acero.

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Figura A3-4 Reconstrucción provisional del acueducto en el mismo sitio El cruce en el arroyo afluente del río Papagayo se resolvió provisionalmente colocando un terraplén compactado de manera de permitir asentar la tubería de 1524 mm (601 ") de acero en la corona del terraplén, FIGURA. A3-5. Para el paso del gasto del arroyo se instalaron dos líneas de tubo de concreto de 150 cm de diámetro a través del terraplén a manera de alcantarilla. Posteriormente se removió el terraplén y se soportó la tubería desde ambas márgenes.

Figura A3-5 Tubería sobre terraplén provisional

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Los tramos de acueducto dañado en la carretera a Pie de la Cuesta se rehabilitaron por medio de desvíos provisionales con tuberías de acero hacía un lado de terraplén de manera de permitir la reconstrucción del mismo en el terraplén,

Figura A3-6 Desvío provisional de tubería Los tramos descubiertos en las tuberías de asbesto-cemento se apuntalaron y se construyeron silletas provisionales y posteriormente se alojaron en el terraplén reconstruido, FIGURA A3-7.

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Figura A3-7 Soporte provisional de tubería

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CONCLUSIONES El área urbana que mayor tiempo padeció la carencia del agua potable fue Pie de la Cuesta, por lo que se ha presentado una propuesta de un acueducto alterno perforando una serie de pozos que permita a la zona autoabastecerse sin depender del agua proveniente del río Papagayo, lo cual tiene el inconveniente de cruzar la zona de urbana y turística del Puerto de Acapulco. Por lo que respecta a la obra de toma directa en el Río Papagayo, se esta estudiando substituirla por otro tipo de captación, ya sean pozos Ranney o pozos someros.

b) ACUEDUCTO CHICBUL- CD. DEL CARMEN, CAMPECHE El acueducto Chicbul -Ciudad del Carmen, abastece de agua potable a la población de Cd. del Carmen, transportándola desde la zona de captación, ubicada cerca de la localidad de Chicbul, aproximadamente a 122 kilómetros de la ciudad. Ciudad del Carmen es cabecera del municipio del mismo nombre, en el estado de Campeche, se localiza al suroeste de la capital del estado, entre los paralelos 18° 37' y 181 ° 40', de latitud al norte y los meridianos 91 ° 47' y 91 ° 51' de longitud oeste del meridiano de Greenwich, a una altura de 2.0 msnm. La población ha crecido aceleradamente a partir de 1977, debido a los trabajos de exploración y explotación petrolera en la zona de Campeche, provocando que la ciudad se convirtiera en un centro de apoyo administrativo y de comunicación, registrándose en 1990 una población de 83.806 habitantes, de acuerdo al XI Censo de Población y Vivienda. Los mantos acuíferos de los que se obtiene el agua para abastecer a la población de Ciudad del Carmen, se encuentran en las inmediaciones de Chicbul, como ya mencionamos a 122 kilómetros de la ciudad, FIGURA. A3-8. Actualmente la captación consta de ocho pozos profundos, de los cuales sólo cinco están en operación, que son los Pozos 2, 3, 4, 5, 6 y 7; dos están fuera de servicio, Pozos 1 y 4, y el pozo 8, únicamente está perforado y ademado, sin existir ninguna otra instalación ni de obra civil ni electromecánica. Los pozos cuentan con subestación eléctrica y en el pozo 4 se encuentra el centro de control de motores. A lo largo de la conducción existen seis plantas de rebombeo, que son la de Plan de Ayala, El Tinto, Sabancuy, Las Palmas, Isla Aguada y Bahamitas. La planta de El Tinto se encontraba en construcción en 1995, por lo que no estaba en servicio en esa fecha. En la ciudad existen otras dos plantas de bombeo, Puesta del Sol que se localiza en el kilómetro 6+721 del cadenamiento de la línea de conducción y el Carmen; la

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primera está fuera de servicio y la segunda es la que actualmente da servicio a la ciudad. El acueducto inicia en una caja de válvulas donde se interconectan los pozos profundos de la zona de captación, en Chicbul, Campeche y termina descargando el agua potable en un pequeño cárcamo en la P.B. El Carmen, ubicada en la ciudad; existen seis plantas de bombeo adicionales a lo largo del acueducto, dos de las cuales están fuera de operación; las plantas de bombeo en el sentido de escurrimiento del agua, son: P.B. Plan de Ayala, en el kilómetro 120+868; P.B. El Tinto, en el kilómetro 99+592, está fuera de servicio; P. B. Sabancuy, en el kilómetro 85+101.40; P.B. Las Palmas en el kilómetro 68+028; P. B. Isla Aguada, en el kilómetro 42+738; P.B. Bahamitas, en el kilómetro 18+178; P.B. Puesta del Sol, en el kilómetro 6+721, está fuera de servicio.

Figura A3-8 Acueducto Chicbul-Cd. Del Carmen La longitud total del acueducto Chicbul-Ciudad del Carmen es de 122,447.00 metros. El cadenamineto hasta la P.B. Plan de Ayala es de 120+868,00, los restantes 1+579.00 son hasta la válvula de interconexión de pozos. El primer tramo del acueducto es de tubería de asbesto-cemento, clase A-5, de 609.6 mm (24") de diámetro, de una longitud de 1,579.00 m, descarga en el cárcamo de la P. B. Plan de Ayala.

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El segundo tramo, P.B. Plan de Ayala-P.B. Sabancuy, la tubería es de asbesto-cemento, clase A-5, de 609.6 mm (24") de diámetro, con una longitud de 35,766.60 m. El acueducto es paralelo a la carretera federal que va de Sabancuy al entronque Escarcega-Villahermosa; El tercer tramo, P.B. Sabancuy - P.B. Las Palmas, es de asbesto-cemento, clase A-5, de 609.6 mm (24") de diámetro, con una longitud de 17,073.40 m. El acueducto es paralelo a la carretera federal, que va de Sabancuy al entronque Escarcega-Villahermosa. El cuarto tramo, P. B. Las Palmas - P. B. Isla Aguada, el cual tiene una longitud de 25,290.00 m, es de asbesto -cemento, clase A-5, de 609.6 mm (24") de diámetro, y es paralelo a la carretera federal N° 180, que va de Ciudad del Carmen a Campeche. El quinto tramo del acueducto de P. B. Isla Aguada-P. B. Bahamitas, es de una longitud de 24,560.00 m, dividido en tres partes; en la primera, la tubería es de asbesto-cemento, clase A-5, de 609.6 mm (24") de diámetro, con una longitud de 220.00 m; la segunda es un cruce subterráneo, que corresponde a la boca de la Laguna de Términos, une con el mar del Golfo de México, con tubería de acero al carbón, de 457.2 mm (18") de diámetro, espesor de 7.9 mm (5/16"), y longitud de 4,014.00 m; la última parte del tramo es de asbesto - cemento con las mismas características de la primera parte, siendo su longitud de 20,326.00 m. En el cruce de la boca Laguna de Términos existe otra tubería alterna de acero al carbón de 609.6 mm (24") de diámetro y 7.9 mm (5/16") de espesor. El acueducto es paralelo ala carretera federal N° 180, que va de Ciudad del Carmen a Campeche. El sexto tramo, entre la P. B. Bahamitas y la P. B. El Carmen, tiene una longitud de 18,178.00 m, y es de asbesto - cemento, clase A-5, de 609.6 mm (24") de diámetro. El acueducto es paralelo a la carretera federal N°. 180, que va de Ciudad del Carmen a Campeche. Los huracanes Opal y Roxanne, que se formaron en el Golfo de México en Octubre de 1995, azotaron las costas de Campeche y provocaron graves daños en el Estado, generando precipitaciones hasta de 1215 mm en un período de 4 días. El huracán Roxanne provocó la destrucción de la carretera Cd. del Carmen-Sabancuy y del Acueducto Chicbul- Cd. del Carmen que va paralelo a dicha carretera y al sur de ésta a causa de dos efectos combinados, el de la marea de viento y el del oleaje.

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Figura A3-9 Carretera y acueducto destruidos

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Figura. A3-10 Carretera dañada y tubería del acueducto descubierta El acueducto, fue dañado tanto en la zona de captación como en las plantas de bombeo y en algunos tramos de la tubería de conducción, quedando las dos últimas semanas del mes de octubre del año mencionado fuera de operación. Los fuertes vientos del huracán Roxanne provocando una marea de viento de gran magnitud, debido a que el océano en esa zona tiene poca profundidad. El nivel

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medio del mar se sobreelevó y se generó un oleaje. El oleaje con alta energía erosionó la playa y corrió la línea de costa hacia tierra, transportando gran cantidad de arena tierra adentro, cubriendo varios tramos de la carretera y del acueducto. Los dos efectos combinados produjeron un corrimiento de la zona de rompimiento hacia tierra adentro, por lo que el oleaje erosionó y destruyó la carretera y el acueducto en los tramos en que estaban muy cercanos a la playa FIGURA A3-9, y en otros tramos descubrió la tubería sin provocar el rompimiento, FIGURA. A3-10

Figura A3-11 Fractura de tubería debido a socavación El cordón litoral a lo largo del Estero de Sabancuy es, en algunos tramos, muy estrecho y de muy poca elevación; tanto así que a la altura del km. 58 del acueducto el agua del mar pasó sobre el cordón, formando una comunicación estero-mar que se abrió rápidamente y al paso de los días, fue aumentando su ancho y destruyendo el acueducto. Los accesos a 5 plantas de rebombeo que se tienen a lo largo del acueducto fueron afectados por las inundaciones. La entrega para el suministro del agua emergente fue por medio de agua transportada por barcos. La red de distribución de agua potable en Ciudad del Carmen no sufrió daños importantes, pero se requirió acondicionar la alimentación a la red desde los tanques que reciben al agua de los barcos.

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La inundación provocada por las lluvias y la topografía plana no permitió el drenaje en la zona de los siete pozos y no fue posible abatir la inundación de inmediato. La tubería del acueducto Chícbul-Cd. del Carmen, siendo en su mayor parte de asbesto cemento, no fue destruido, las corrientes provocadas por las mareas removieron el soporte de los tubos los cuales algunos fueron desacoplados sin ser dañados apartándolos de su sitio y otros se fracturaron debido a la socavación, e incluso algunos tubos fueron llevados mar adentro. La estrategia que se planteó para la rehabilitación del Acueducto Chícbul-Cd. del Carmen fue la siguiente: • Restablecer la operación de la fuente de captación, plantas de rebombeo y del

acueducto lo antes posible, haciendo las obras provisionales indispensables. • Acondicionar la alimentación a la red de distribución desde los tanques elevados

en donde se descargaba el agua potable transportada en barcos. • Restablecer la operación de la red de distribución. • Rehabilitar pozos, plantas de rebombeo y acueducto para condiciones óptimas de

operación. • Analizar las condiciones óptimas del funcionamiento de la red, utilizando los

tanques de regularización existente y que no han sido conectados a la red desde su construcción y plantear un programa de acciones a corto plazo.

• Reparar las fugas de la red. Posteriormente, se reconstruyó el acueducto en la zona de la laguna por medio de un sifón en acero alojado en el fondo de la laguna para de esta manera y con esto impedir que se vuelve a cortar el acueducto cuando falle el cordón litoral. El sifón en el cruce con boca Laguna de Términos se revisó con equipos de buzos, para asegurar que no sufrió daños durante el huracán. Una vez concluido la construcción del sifón del cordón litoral, y previa revisión de los tramos de tuberías reconstruidos, se dio paso al gasto del acueducto abasteciendo nuevamente de agua potable a Ciudad del Carmen. CONCLUSIÓN Ciudad del Carmen cuenta únicamente con una sola fuente de abastecimiento, la de los pozos de Chicbul, por lo que se deberá de localizar otra fuente alterna para lograr una mayor seguridad en el abastecimiento de agua.

c) ACUEDUCTO RIO YAQUI-GUAYMAS Para satisfacer la creciente demanda y 'mejorar su seguridad en el suministro de agua potable a las ciudades de Guaymas y Empalme, Son, la Comisión Nacional del Agua construyó el Acueducto Río Yaqui-Guaymas.

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Este acueducto se inicia con una red de 7 pozos en la vecindad del Río Yaqui localizada a 100 km., aproximadamente, de la ciudad de Guaymas. El agua de los pozos es concentrada en un tanque elevado en la estación Corral, definido como tanque de cambio de régimen; posteriormente, mediante una línea de 36" (914.4 mm) de diámetro y 100 km de longitud, aproximadamente, se (leva el agua hasta otro tanque ubicado en la ciudad de Empalme, para desde ahí realizar la distribución, FIGURA. A3-12. El diseño de la línea de 36" (914.4 mm) considera un gasto de 520 It/s a gravedad, o bien 850 lt/s por bombeo utilizando dos plantas intermedias ubicadas a lo largo de la conducción: PB1 en el cadenamiento 72+912 y PB2 en el 23+251. En la PB2 se interconecta la descarga de una red de pozos de la región Boca Abierta (BA), que aportan un gasto de 150 I/s, por lo que el caudal total entregado a la ciudad puede ser de hasta 1000 I/s. Durante los meses de enero a agosto de 1993 se inició el llenado de la conducción, detectándose en este periodo al menos 11 rupturas a todo lo largo de la conducción,

Figura A3-12 Acueducto Rio Yaqui-Guaymas En agosto del mismo año entró en operación la primera etapa y el acueducto pudo entregar un gastó de 520 It/s a gravedad desde el tanque de cambio de régimen hasta el tanque de entrega. Los problemas continuaron y hasta el mes de abril de 1995, se detectaron 5 rupturas adicionales de la tubería.

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Con finalidad de incrementar el gasto, en el mes de mayo de 1995, inicio la segunda etapa con la operación de la planta de bombeo 2. En los meses de junio y septiembre de ese año se detectaron 2 rupturas más. Ver tabla 1 y FIGURA. A3-14.

Figura A3-13 Rotura en la tubería

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Figura. A3-14 Nueva ruptura en tubería

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TABLA 1. DATOS DE OPERACIÓN DEL ACUEDUCTO

Número de la fila

Fecha día/mes/año Cadanamiento

Forma de operación

Del acueducto

1 8/2/93 28+415 2 24/03/93 34+060 3 01 /04/93 34+060 4 09/04/93 28+400 5 13/04/93 34+500 6 17/04/93 35+090 7 01 /07/93 101 +950 8 07/07/93 34+940 9 15/07/93 101 +890 10 15/08/93 101 +500 11 18/08/93 34+510

Llenado de tubería

12 24/10/93 36+350 13 27/10/93 85+735 14 01 /05/94 28+405 15 08/07/94 39+300 16 14/04/95 31 +030

Operación a Gravedad

17 21/06/95 34+060 18 13/09/95 28+395

Inicio de PB 2

19 12/03/96 85+745 20 27/03/96 95+455

Pruebas en PB 1

En marzo de 1996 se iniciaron las pruebas para la aceptación de los equipos de bombeo 1. Los días 12 y 27 de marzo se produjeron rupturas de la tubería, fallas que se detectaron inmediatamente después de poner en operación un equipo de bombeo en la planta N° 1, impidiendo la terminación de los trabajos de aceptación de las bombas. . Si se suspende el bombeo en los pozos de Río Yaqui, deja de fluir el agua hacia el tanque de cambio de régimen (TCR) y el acueducto no está equipado para evitar el flujo a gravedad hacia la ciudad de Guaymas, por lo que se produce el vaciado de muchos kilómetros de longitud de tubería. La restitución del servicio es una maniobra difícil que presenta muchos riesgos por le cierre brusco de válvulas de expulsión de aire y por la comprensión violenta de burbujas de aire atrapadas en el interior de los tubos. El cálculo de sobrepresiones por comprensión de aire es muy difícil de realizar, pues depende mucho de la ubicación de las burbujas y el volumen de aire que queda atrapado. La mejor receta para evitar problemas es el llenado lento de la tubería, pero se contrapone con las necesidades de servicio del acueducto y pocas veces es respetado.

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La puesta en operación de las bombas de Planta N° 1 (PB1) es una maniobra que no puede realizarse bajo el esquema actual del acueducto. Al arrancar una bomba de PB1, el flujo que escurre a gravedad desde el TCR es bruscamente frenado, en el cadenamiento de la PB1, lo cual genera un fuerte golpe de ariete que recorre la tubería a contraflujo y que impone presiones superiores a la resistencia en varios tramos de la conducción. El arranque de una bomba en PB1, también produce variaciones importantes de presión en el tramo comprendido entre PB1 Y PB2, con magnitudes suficientes para rebasar, en algunas secciones, la presión de trabajo de la tubería. Al llegar al cárcamo de PB2, la perturbación de presión positiva es reflejada en forma de perturbación de presión negativa con magnitud suficiente para inducir presiones negativas y, en el mejor de los casos, ingreso de aire. La falla de válvulas de admisión - expulsión de aire llevaría a la posibilidad de succión de sellos entre los tubos o a la formación de burbujas, que al ser comprimidas por la fluctuación de la presión podría generar muy fuertes presiones transitorias con posibilidad de reventar tubos. Conclusiones y recomendaciones Se concluye que los problemas de ruptura de tubos en el acueducto están asociados a deficiencias en su diseño, principalmente al no tomar en cuenta la puesta en operación en el diseño. Se recomienda revisar cuidadosamente cada una de las etapas de un acueducto como son: diseño, puesta en marcha, operación normal, o funcionamiento bajo fenómenos transitorios, considerar fallas en tramos críticos, etc. También es recomendable en la puesta en marcha, cada vez que se vacía el acueducto, revisar que operen correctamente las válvulas de admisión de aire, y corregir fugas si es que existiesen.

d) ACUEDUCTO CHÁPALA-GUADALAJARA El lago de Chapala constituye la principal fuente de abastecimiento de agua potable al área metropolitana de Guadalajara. La primera etapa del acueducto Chapala-Guadalajara permitió captar el agua en el lago y bombearla a lo largo de 26 kilómetros hasta el tanque de control de carga piezométrica, de donde se descargaba hacia el canal El Guayabo que la conduce hasta el canal Las Pintas para aprovechar la infraestructura existente del Sistema Atequiza-Las Pintas, FIGURA. A3-15.

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Figura A3-15 Acueducto Chapala-Guadalajara

La segunda etapa, permitió conducir el agua a presión desde el tanque del kilómetro 26 hasta el tanque de entrega, con capacidad de 35,000 m3, localizado en el cerro del Cuatro, al sur de la ciudad de Guadalajara. El acueducto capta el agua del lago de Chapala mediante un canal de llamada de 3,200m de longitud y 13m de ancho de plantilla, FIGURA. A3-16. Este canal conduce el agua hasta un cárcamo de bombeo pasando una batería de rejillas. Sobre el cárcamo de bombeo se localiza la casa de máquinas que alberga seis grupos motor-bomba (cinco para operación normal y uno de reserva) así como los arrancadores y sistemas de señalización correspondientes, FIGURA. A3-17. En la salida de la casa de máquinas se localiza el múltiple de descarga de las bombas, las válvulas de émbolo o paso anular de 48" (1219.2 mm) de diámetro (para regulación del gasto en operación normal) y una batería de tres cámaras de aire como dispositivos primarios para el control de los transitorios hidráulicos.

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Figura A3-16 Canal de llamada y cárcamo de bombeo

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Figura A3-17 Casa de máquinas También en el exterior de la casa de máquinas se localiza la subestación eléctrica de 18 MVA, que recibe el suministro eléctrico mediante una línea de transmisión proveniente de la subestación Atequiza dependiente de la CFE.

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Inmediatamente después de la conexión con las cámaras de aire inicia la línea de conducción, formada por una tubería de concreto preforzado de 2.10m de diámetro, cuya longitud es de 42.4 kilómetros. A lo largo de esta conducción, se localizan diversas estructuras especiales, como las válvulas de admisión y expulsión de aire y las válvulas de desfogue. Especialmente, en los cadenamientos 5+500 y 9+100, se localizan dos tanques unidireccionales que operan como dispositivos secundarios para el control de los transitorios hidráulicos, FIGURA. A3-18. Como resultado de diversas campañas de medición (en planta: diciembre de 1986 y en campo: septiembre de 1988, febrero de 1989 y julio de 1989), llevadas a cabo por personal de la Comisión Nacional del Agua (CNA), el Instituto de Ingeniería (II) y la empresa KSB, se estableció que las bombas del acueducto Chapala-Guadalajara no cumplían con los valores de carga y eficiencia ofertados por el fabricante (KSB). Se llevaron a cabo mediciones en campo para determinar la carga y la eficiencia de las bombas modificadas por el fabricante. Las eficientes medidas fueron del 87%. Al ponerse en servicio el primer tramo de conducción, comprendido entre la Planta de Bombeo y el tanque de Cambio de Régimen (PB-TCR), con 26 km. de longitud y derramando en el canal del Guayabo, se realizaron mediciones para determinar el factor de fricción (~ en la fórmula de Darcy-Weisbach), obteniendo un valor de 0. 0146. Un año después, entró en operación el segundo tramo del acueducto, comprendido entre el tanque de cambio de régimen y el tanque de entrega en la ciudad de Guadalajara (TCR-TE); se realizaron nuevamente mediciones del factor de fricción, ahora en ambos tramos de conducción, obteniendo valores de 0.0232 y 0.0177 en los tramos PB-TCR y TCR-TE, respectivamente. Evidentemente, estas mediciones mostraron que la resistencia el flujo se había incrementado. En el caso del tramo PB-TCR el factor de fricción aumento un 59% en 53 meses de operación. Como resultado de este incremento la capacidad de conducción del acueducto se había reducido a un 20°r6, debido a las incrustaciones en la tubería del acueducto, FIGURA. A3-19.

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Figura A3-18 Tanque unidireccional Conclusiones y recomendaciones Como resultado de la observación y mediciones realizadas en el acueducto, se concluye que se debe prever en el proyecto de acueductos que conducen aguas crudas la presencia de incrustaciones que hacen disminuir su capacidad de conducción, instalando un pretratamiento para evitar las incrustaciones ó cambiando el sitio de potabilización al inicio del acueducto. Por otro lado, es recomendable verificar en los acueductos el factor de fricción y tomar las medidas pertinentes a tiempo antes de que se presente la incrustación que se traduce en altos costos para su mantenimiento.

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Figura A3-19 Incrustación en la tubería del acueducto

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Tabla de conversión de unidades de medida al Sistema Internacional de

Unidades (SI) OTROS SISTEMAS

DE UNIDADES SISTEMA INTERNACIONAL

DE UNIDADES (SI) SE CONVIERTE A UNIDAD SÍMBOLO MULTIPLICADO

POR UNIDAD SÍMBOLO LONGITUD

Pie pie, ft.,‘ 0.3048 metro m Pulgada plg., in, “ 25.4 milímetro mm

PRESIÓN/ ESFUERZO

Kilogramo fuerza/cm2 kgf/cm2 98,066.5 Pascal Pa

Libra/pulgada2 lb/ plg2 ,PSI 6,894.76 Pascal Pa Atmósfera atm 98,066.5 Pascal Pa

metro de agua m H2O (mca) 9,806.65 Pascal Pa Mm de mercurio mm Hg 133.322 Pascal Pa

Bar bar 100,000 Pascal Pa FUERZA/ PESO Kilogramo fuerza kgf 9.8066 Newton N

MASA Libra lb 0.453592 kilogramo kg Onza oz 28.30 gramo g PESO

VOLUMÉTRICO

Kilogramo fuerza/m3 kgf/m3 9.8066 N/m3 N/m3

Libra /ft3 lb/ft3 157.18085 N/m3 N/m3 POTENCIA Caballo de potencia,

Horse Power

CP, HP

745.699

Watt

W

Caballo de vapor CV 735 Watt W VISCOSIDAD

DINÁMICA

Poise μ 0.01 Mili Pascal segundo mPa.s

VISCOSIDAD CINEMÁTICA

Viscosidad cinemática ν 1 Stoke m2/s (St)

ENERGÍA/ CANTIDAD DE CALOR

Caloría cal 4.1868 Joule J Unidad térmica británica BTU 1,055.06 Joule J

TEMPERATURA Grado Celsius °C tk=tc + 273.15 Grado Kelvin K

Nota: El valor de la aceleración de la gravedad aceptado internacionalmente es de 9.80665 m/s2