4 diagnóstico de planta potabilizadora RÍO BRAVO.

Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
CONTENIDO
4 DIAGNÓSTICO DE PLANTA POTABILIZADORA RÍO BRAVO. ................... 4-1
4.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN DE LA PLANTA. .................................................... 4-1
4.2 CALIDAD DE AGUA A TRATAR. ................................................................................... 4-1
4.2.1 CALIDAD DE AGUA EN LA ESTACIÓN HIDROMÉTRICA LOCALIZADA A 3.4 KM AGUAS
ABAJO DE LA PRESA AMISTAD, DATOS DE LA CILA. ............................................................. 4-1
4.2.1.1 Calidad de agua en la estación MAE, localizada a 5 km aguas arriba de la obra de
toma de la planta potabilizadora río Bravo, datos del SIMAS. ........................................... 4-5
4.2.2 CALIDAD DE AGUA EN EL RÍO BRAVO, OBRA DE TOMA DE LA PLANTA. ..................... 4-8
4.2.2.1 Datos de los análisis realizados durante el presente estudio. ............................... 4-8
4.2.2.2 Datos de los análisis del SIMAS. ......................................................................... 4-9
4.2.2.3 Datos de los análisis del estudio del IMTA. ...................................................... 4-10
4.2.3 RELACIÓN DE CALIDAD DE AGUA EN LA POTABILIZADORA CON LA CALIDAD EN LA
ESTACIÓN MAE. ................................................................................................................. 4-10
4.2.4 INFLUENCIA DE LA PRESA AMISTAD EN EL COMPORTAMIENTO DE LOS SÓLIDOS
SUSPENDIDOS, AGUA ABAJO EN LA CORRIENTE DEL RÍO. ..................................................... 4-12
4.2.5 CONCLUSIONES SOBRE LA CALIDAD DEL AGUA Y EL ESQUEMA MÁS ADECUADO PARA
SU TRATAMIENTO. .............................................................................................................. 4-12
4.2.5.1 Datos proporcionados por la CEAS, Coahuila, para que sean tomados en
consideración en la propuesta de rehabilitación de la planta............................................. 4-13
4.3 DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA EXISTENTE EN CIUDAD ACUÑA. ........................ 4-15
4.3.1 OBRA DE TOMA. ...................................................................................................... 4-16
4.3.2 SEDIMENTADOR-PULSADOR. ................................................................................... 4-17
4.3.2.1 Descripción de los componentes del pulsador. ................................................... 4-17
4.3.2.2 Funcionamiento original del sedimentador-pulsador. ........................................ 4-18
4.3.2.3 Condiciones limitantes para la operación de la unidad. ..................................... 4-20
4.3.2.4 Estado actual y deficiencias del funcionamiento de las unidades. ..................... 4-20
4.3.2.5 Recomendaciones para el proceso de floculación – sedimentación. .................. 4-21
4.3.3 FILTROS. ................................................................................................................. 4-22
4.3.3.1 Descripción de los componentes del filtro. ........................................................ 4-22
4.3.3.2 Funcionamiento original y limitaciones de un bifiltro. ...................................... 4-22
4.3.3.3 Retrolavado de los bifiltros. ............................................................................... 4-23
4.3.3.4 Estado actual y deficiencias de funcionamiento de los filtros. .......................... 4-24
4.3.3.5 Recomendaciones para el proceso de filtración. ................................................ 4-27
4.3.4 INSTALACIONES COMPLEMENTARIAS DE LA PLANTA............................................... 4-27
4.3.4.1 Sistema de desinfección y adición de polímero.................................................. 4-27
4.3.4.2 Área administrativa, subestación eléctrica y control de motores. ...................... 4-29
4.3.5 TANQUE DE REGULACIÓN Y RÉGIMEN DE BOMBEO. ................................................. 4-30
4.3.5.1 Descripción y equipos de bombeo. .................................................................... 4-30
4.3.5.2 Régimen de bombeo en el tanque. Aforo de los gastos bombeados................... 4-30
4.4 GASTO DE LA PLANTA Y RÉGIMEN DE OPERACIÓN. ....................................... 4-32
4.4.1 ANÁLISIS DE LOS GASTOS AFORADOS EN LOS DOS CÁRCAMOS DE BOMBEO. .......... 4-32
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
1
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
4.4.2 AFORO CON MOLINETE EN LA SALIDA DE LOS DOS PULSADORES EN LA PLANTA...... 4-36
4.4.3 ANÁLISIS CRUZADO DE LA INFORMACIÓN DISPONIBLE DE LOS AFOROS. ................. 4-38
4.5 EFECTO DE LA VARIACIÓN DEL FLUJO QUE PASA POR LA PLANTA. ....................... 4-39
4.5.1 VARIACIÓN DE LA TASA DE FILTRACIÓN EN LOS MÓDULOS. ................................... 4-39
4.5.2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. .................................................................. 4-42
4.6 EFICIENCIA GLOBAL DE LA PLANTA. ................................................................... 4-43
4.6.1 RESULTADOS DEL MUESTREO REALIZADO EL 23/02/2001. ...................................... 4-43
4.6.1.1 Puntos de muestreo y procedimiento. ................................................................. 4-44
4.6.1.2 Parámetros analizados en las muestras. .............................................................. 4-45
4.6.1.3 Eficiencia de la planta, evaluada con base al muestreo realizado durante este
estudio. 4-46
4.6.2 EFICIENCIA DE LA PLANTA EVALUADA CON BASE A RESULTADOS DE OTROS ESTUDIOS.
4-48
4.6.2.1 Eficiencia de la planta, calculada con base a los datos proporcionados por el
SIMAS. 4-48
4.6.2.2 Eficiencia de la planta, evaluada por el Instituto Mexicano de Tecnología del
Agua, IMTA. ..................................................................................................................... 4-48
4.6.3 CUMPLIMIENTO DE LA NOM-127-SSA-I. .............................................................. 4-49
4.6.3.1 Cumplimiento de la NOM-127-SSA-I en la salida de la planta. ........................ 4-49
4.6.3.2 Cumplimiento de la NOM-127-SSA-I en la red de distribución. ....................... 4-55
4.7 RESUMEN DE LA EVALUACIÓN DE LA PLANTA EN CIUDAD ACUÑA. ......... 4-56
4.8 LEVANTAMIENTO FÍSICO DE LAS UNIDADES DE LA PLANTA. ........................ 4-57
4.8.1 DIMENSIONES DE LAS PRINCIPALES UNIDADES DE LA PLANTA. ............................... 4-57
4.8.2 EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LAS UNIDADES PRINCIPALES. .......................... 4-57
4.8.2.1 Resumen de las alternativas de optimización de la planta.................................. 4-57
4.8.2.2 Factibilidad de modificar la planta existente. ..................................................... 4-59
4.9 ESTIMACIÓN DEL COSTO PARA LA REHABILITACIÓN DE LA PLANTA.
4-61
4.9.1 OFERTA TÉCNICA Y COMERCIAL PARA LOS TRABAJOS DE REHABILITACIÓN Y
AMPLIACIÓN A 400 L/S. ....................................................................................................... 4-62
4.9.2 CÁLCULOS PRELIMINARES PARA EL VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
FILTRADA Y EL NECESARIO PARA EL RETROLAVADO DE LOS NUEVOS FILTROS. ................... 4-64
4.9.2.1 Principales trabajos a realizar para la rehabilitación de la planta con base a
tratamiento convencional ................................................................................................... 4-65
4.9.3 COSTO DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO.............................................................. 4-66
4.9.4 COSTO DE REHABILITACIÓN, MODIFICACIÓN Y/O AMPLIACIÓN DE LAS UNIDADES
EXISTENTES, CON POTABILIZACIÓN CONVENCIONAL. .......................................................... 4-67
4.9.5 PRECIO UNITARIO Y COMPARACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS PARA LA
REHABILITACIÓN. ............................................................................................................... 4-70
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
2
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Cuadros
Cuadro 4.1. Resumen de parámetros registrados en la estación de monitoreo MAE: 1998,
1999 y 2000. .............................................................................................. 4-7
Cuadro 4.2. Gastos aforados en la estación de monitoreo “Río Bravo”. ....................... 4-14
Cuadro 4.3. Aforo del gasto (en l/s) en las líneas de impulsión (del tanque hacia la red de
distribución), 20 y 21/02/2001................................................................... 4-31
Cuadro 4.4. Aforo en las líneas de impulsión de los cárcamos de bombeo, realizado los
días 19 y 20/02/2001. ............................................................................... 4-33
Cuadro 4.5. Aforo en las canaletas de recolección de los pulsadores de la planta,
efectuado del 19 al 20/02/2001. ............................................................... 4-37
Cuadro 4.6. Variación de la tasa de filtración en función del gasto que pasa por cada
módulo de la planta. ................................................................................. 4-40
Cuadro 4.7. Eficiencia de la planta, calculada con base a los datos proporcionados por el
SIMAS. ..................................................................................................... 4-48
Cuadro 4.8. Resumen para la calidad de agua en los años 1998, 1999 y 2000, en la
salida de la planta. ................................................................................... 4-54
Cuadro 4.9. Resumen de los parámetros que exceden la norma y sitios donde se
detectan. .................................................................................................. 4-55
Cuadro 4.10. Dimensiones de las unidades de la planta. ............................................ 4-57
Cuadro 4.11. Áreas de las unidades existentes y el gasto que se puede producir. ...... 4-59
Cuadro 4.12. Área requerida para las unidades en la planta, alternativas B y C. ......... 4-60
Cuadro 4.13. Costo de operación de la planta potabilizadora río Bravo. ...................... 4-67
Cuadro 4.14. Costos de rehabilitación de la planta potabilizadora río Bravo. ............... 4-69
Cuadro 4.15. Resumen del costo estimado para la rehabilitación y ampliación de la planta
existente. .................................................................................................. 4-70
Cuadro 4.16. Precio unitario de agua tratada. .............................................................. 4-71
Gráficas
Gráfica 4.1. Evolución de los sólidos disueltos totales, valor máximo. ........................... 4-2
Gráfica 4.2. Evolución de los sólidos disueltos totales, valor medio. .............................. 4-3
Gráfica 4.3. Evolución de la dureza total, valor máximo. ................................................ 4-3
Gráfica 4.4. Evolución de la dureza total, valor medio. ................................................... 4-4
Gráfica 4.5. Evolución de cloruros, sulfatos y sodio, valor máximo. ............................... 4-4
Gráfica 4.6. Evolución de cloruros, sulfatos y sodio, valor medio. .................................. 4-5
Gráfica 4.7. Evolución de la turbiedad de agua en la estación de monitoreo MAE durante
1998, 1999 y 2000...................................................................................... 4-6
Gráfica 4.8. Variación de turbiedad del agua en las estaciones MAE y RBR, 1998. ..... 4-11
Gráfica 4.9. Variación de turbiedad del agua en la estación MAE y RBR, 1999 .......... 4-11
Gráfica 4.10. Gasto máximo, promedio y mínimo, aforado desde 1992 a 1999............ 4-15
Gráfica 4.11. Variación del gasto alimentado a las zonas norte y centro. ..................... 4-32
Gráfica 4.12. Gasto aforado en las líneas de impulsión. .............................................. 4-34
Gráfica 4.13. Gasto de los cárcamos 1 y 2 y el total extraído. ...................................... 4-35
Gráfica 4.14. Volumen integral suministrado del río y alimentado a la red de distribución.
................................................................................................................. 4-36
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
3
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Gráfica 4.15. Variación del gasto por cada módulo de la planta, aforos 19 y 20/02/2001. 438
Gráfica 4.16. Comparación del gasto extraído del río bravo y aforado en la planta. ..... 4-39
Gráfica 4.17. Variación de la tasa de filtración en los dos módulos de la planta. .......... 4-40
Gráfica 4.18. Balance del gasto suministrado a la red con el régimen flexible de operación
de los filtros. ............................................................................................. 4-43
Gráfica 4.19. Turbiedad máxima mensual monitoreada en la salida de la planta en 1997 y
1998. ........................................................................................................ 4-51
Gráfica 4.20. Turbiedad del agua producida en la planta en los años 1997 y 1998. ..... 4-51
Gráfica 4.21. Turbiedad de agua producida en la planta en los años 1999 y 2000. ...... 4-52
Gráfica 4.22. Potencial de hidrógeno del agua producida en la planta en 2000. Influencia
del pH monitoreado en la estación MAE ................................................... 4-53
Gráfico 4.23. Concentración de cloro residual libre, monitoreado en la salida de la planta.
................................................................................................................. 4-55
Anexos
(TOMO II)
4.1. Esquema general de la planta potabilizadora de Ciudad Acuña.
4.2. Localización de las estaciones de monitoreo de la CILA en el sector donde se
ubica Ciudad Acuña.
4.3. Datos de aforo y la calidad del agua en el río Bravo de 1992 a 1999, estación
presa La Amistad. Tabla resumen, datos de la CILA, Boletín Hidráulico.
4.4. Parámetros físico – químicos y bacteriológicos de febrero de 2001, analizados
para este estudio.
4.5. Láminas L.36, L.37, L.38 y L.39, que visualizan la distribución de la materia en
suspensión en el río Bravo, sus efluentes y derivaciones para cada año desde
1966 hasta 1970, Boletín Hidráulico, año 1966,1967,1968,1969 y 1970.
4.6. Tabla – clasificación de las plantas potabilizadoras por tipo de proceso que la
compone en función de las características del agua a potabilizar. Manual I “ El
agua- Calidad y Tratamiento para Consumo Humano”, CEPIS, 1992.
4.7. Plano y cortes de la obra de toma de la planta de Ciudad Acuña.
4.8. Sitios de Muestreo de la calidad de agua, febrero de 2001.
4.9. Sugerencias para la selección de las tasas de filtración, fotocopia de CEPIS,
proporcionada por la Comisión Nacional del Agua, CNA, Gerencia de
Potabilización y Tratamiento.
4.10. Informe Fotográfico.
4.11. Artículo publicado en el periódico La Voz del pueblo, No. 158, semana de
Febrero, 2001, título: Reunión extra-ordinaria del consejo del SIMAS, Anexo
11.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
4
DIAGNÓSTICO DE PLANTA POTABILIZADORA RÍO BRAVO.
4.1
RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN DE LA PLANTA.
INTRODUCCIÓN.
La Planta Potabilizadora río Bravo de Ciudad Acuña fue diseñada por la empresa
Degrémont-Pelletier para tratar el agua del río Bravo. La planta está formada por
dos módulos de tratamiento, cada módulo cuenta con un decantador – pulsador,
seguido de una batería de filtros. La capacidad total de diseño de la planta es de
240 l/s; actualmente la misma opera con un gasto promedio de 405 l/s. En el
anexo “4.1”(Tomo II) se puede ver el esquema general de la planta potabilizadora
en Ciudad Acuña.
El primer módulo de la planta (módulo 1 o módulo sur) inició la operación en el
mes de noviembre del año 1970 (foto 1, Anexo “4.10”, Tomo II) produciendo un
gasto de 90 l/s. Cabe anotar que en los años 70 la ciudad contaba con 35,000
habitantes, de los cuales alrededor de 10,000 eran población flotante. Con el
crecimiento de la ciudad y el aumento de la demanda, en el año 1975 fue
necesario construir otro módulo (módulo 2 o módulo norte). El segundo módulo de
la planta es una copia del primer módulo.
Según la información oral proporcionada por el operador con mayor antigüedad en
la planta, Melitón Reyes (quien está trabajando en la planta desde su puesta en
marcha), en los años 1970 –1975, la turbiedad del agua, que entraba a la planta,
variaba entre 80 y 120 UTN y para el tratamiento de la misma, en aquel entonces
se utilizaba cal y sulfato de aluminio alrededor de 50 kg/día de, Al 2(SO4)3, que se
introducían en la tubería de entrada al pulsador.
4.2
CALIDAD DE AGUA A TRATAR.
4.2.1 Calidad de agua en la estación hidrométrica localizada a 3.4
km aguas abajo de la presa Amistad, datos de la CILA.
La calidad del agua en el río ha cambiado drásticamente, obteniéndose
turbiedades que varían entre 5 y 10 UTN. La presa, ubicada a unos 20.4 km agua
arriba de la planta, desempeña el papel de un sedimentador, donde se retienen
gran parte de los sólidos suspendidos y sedimentadles, lo que reduce
drásticamente la carga de los sólidos y la turbiedad del agua, abajo de la presa.
El soporte, para recabar la información sistemática de la calidad del agua del río,
es el Boletín Hidrométrico del Río Bravo, elaborado por la CILA, entre México y los
Estados Unidos. Para la calidad del agua en el río Bravo y su evolución durante
los años, se consultaron las ediciones desde el No 62 de 1992, hasta el No 68 de
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-1
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
1998. Los Boletines Hidrométricos del Río Bravo proporcionan datos de los gastos
y la calidad del agua en varios puntos del río. Justo, enfrente de la obra de toma
de la planta de Ciudad Acuña, existe una estación hidrométrica, localizada a 20.4
km aguas abajo de la presa Amistad, a 0.4 km agua arriba del puente
Internacional Acuña / Del Río y a 903.2 km del Golfo de México. En está estación
sé monitoréa solamente el gasto del río Bravo.
La localización de las estaciones de monitoreo de la CILA, en el sector donde se
ubica Ciudad Acuña, se puede ver en el anexo “4.2” (Tomo II).
La estación hidrométrica más cercana y más representativa para la calidad del
agua que entra a la planta, es la que se localiza a 3.4 km aguas abajo de la presa
Amistad, a 17.0 km aguas arriba de la obra de toma para la planta y a 920.3 km
del Golfo de México. En esta estación sé monitorean los siguientes parámetros: C
E, pH, temperatura, dureza total (expresada como CaCO3), dureza no
carbonatada (expresada como CaCO3), calcio, magnesio, sodio, radio de
absorción de Sodio (RAS), potasio, alcalinidad total (expresada como CaCO 3),
sulfatos (SO4=), cloruros (Cl-), sílice disuelto (expresado como SiO2) y sólidos
disueltos totales (calculados con base a C y E). Estos parámetros sé monitorean
una vez al mes, por el personal del SIMAS.
Las gráficas 4.1 y 4.2 muestran la evolución de los sólidos disueltos totales,
-valores máximos y valores medios, respectivamente-, desde 1992 hasta 1998.
Gráfica 4.1. Evolución de los sólidos disueltos totales, valor máximo.
( mg/l) VALORES MAXIMOS
1500
1000
500
1992
1993
1994
Conductividad
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
1995
1996
1997
1998
Solidos Disueltos Totales
4-2
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Gráfica 4.2. Evolución de los sólidos disueltos totales, valor medio.
( mg/l) VALORES MEDIOS
1500
1000
500
1992
1993
1994
Conductiv idad
1995
1996
1997
1998
Solidos Disueltos Totales
En la gráfica 4.1, se visualiza el máximo valor de los SDT para cada año,
monitoreado en la estación hidrométrica del río Bravo, localizada a 17 km de la
obra de toma, de la potabilizadora. Como se puede observar, la máxima
concentración de los sólidos disueltos totales, de ésta estación, en el período
1992-1998, es menor de 1000 mg/l, establecido como límite máximo permisible
para los SDT en la NOM-127-SSA-I para consumo humano.
En las gráficas 4.3 y 4.4, se presenta la evolución de la dureza total y la dureza no
carbonatada desde 1992 hasta 1998. La gráfica 4.3 muestra los valores máximos
monitoreados cada año y en la gráfica 4.4 se presentan los valores promedio de
estos dos parámetros.
Gráfica 4.3. Evolución de la dureza total, valor máximo.
( mg/l) VALORES MAXIMOS
400
300
200
100
1992
1993
1994
Dureza total
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
1995
1996
1997
1998
Dureza no carbonatada
4-3
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Gráfica 4.4. Evolución de la dureza total, valor medio.
400
( mg/l) VALORES MEDIOS
300
200
100
1992
1993
1994
Dureza total
1995
1996
1997
1998
Dureza no carbonatada
En la gráfica 4.3, se visualiza el máximo valor de la dureza total para cada año, en
el período 1992-1998. Este parámetro es menor de 500 mg/l, establecido como
límite máximo permisible para la dureza total en la NOM-127-SSA-I para consumo
humano.
Las gráficas 4.5 y 4.6 presentan la evolución de los cloruros, los sulfatos y el sodio
desde 1992 hasta 1998. En la gráfica 4.5 se muestran los valores máximos
monitoreados en cada año, y en la gráfica 4.6 se presentan los valores promedios
de estos dos parámetros.
Gráfica 4.5. Evolución de cloruros, sulfatos y sodio, valor máximo.
300
( mg/l) VALORES MAXIMOS
250
200
150
100
1992
1993
1994
Cloruros
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
1995
Sulfatos
1996
1997
1998
Sodio
4-4
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Gráfica 4.6. Evolución de cloruros, sulfatos y sodio, valor medio.
( mg/l) VALORES MEDIOS
300
250
200
150
100
1992
1993
1994
Cloruros
1995
Sulfatos
1996
1997
1998
Sodio
Los valores máximos, de estos tres parámetros para cada año, en el período
1992-1998, se presentan en la gráfica 4.5. El máximo valor de los cloruros queda
por abajo de 250 mg/l, establecido como límite máximo permisible para los SDT en
la NOM-127-SSA-I para consumo humano. Los sulfatos se limitan hasta 400 mg/l
por la NOM-127-SSA-I; como se puede observar, en el período 1992-1998, el
máximo valor de este parámetro fue inferior de 300 mg/l. La máxima concentración
de sodio, monitoreado en esta estación del río Bravo, fue menor de 200 mg/l,
establecido como límite máximo permisible para el sodio, en la NOM-127-SSA-I
para consumo humano.
Los datos presentados anteriormente muestran que, en el período 1992-1998, la
concentración máxima monitoreada de los SDT, la dureza total, los cloruros, los
sulfatos y el sodio cumple con los límites máximos establecidos en la NOM-127SSA-I. La consulta de los mismos se puede hacer en la tabla resumida elaborada
con base a los datos de la CILA, anexo “4.3” (Tomo II).
4.2.1.1
Calidad de agua en la estación MAE, localizada a 5 km aguas arriba
de la obra de toma de la planta potabilizadora río Bravo, datos del
SIMAS.
Cada semana el SIMAS, realiza análisis físico-químicos del agua, en nueve sitios
de la red de abastecimiento. Los registros de los años 1998, 1999 y 2000
contienen datos para ocho parámetros en el agua, como el pH, temperatura, SDT,
conductividad, turbiedad, dureza total, alcalinidad total y Cl2 libre. Cabe anotar
que, excepto la turbiedad, los parámetros restantes están dentro de los límites
permisibles estipulados en la NOM-127-SSA-I-94.
La calidad físico – química del agua en el río Bravo se puede representar
mediante los datos de la estación de monitoreo denominada MAE, ubicada en la
colonia Maestros Federales, calle Humberto Gómez Martínez 145 (anexo “4.2”,
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-5
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Tomo II). La colonia se abastece del río Bravo, derivando el agua mediante una
toma localizada aguas arriba de la planta potabilizadora. Al agua, que se
suministra a través de una galería filtrante, se le aplica solamente desinfección con
cloro, para abastecer la colonia Maestros Federales, sin algún tratamiento que
pudiera alterar la caracterización química del agua; por esta razón y por disponer
con datos de la calidad durante un largo período, -desde 1998 hasta la fecha, la
calidad de agua se monitoréa semanalmente en este sitio-, también fue
seleccionada esta estación como representativa para el agua cruda del río Bravo.
La gráfica 4.7 fue elaborada con base a los registros de la calidad del agua
proporcionados por el SIMAS; muestra la evolución de la turbiedad del agua
durante los últimos tres años, (1998 - 2000), en la estación MAE.
Gráfica 4.7. Evolución de la turbiedad de agua en la estación de monitoreo MAE durante 1998,
1999 y 2000.
En 1998 se tomaron 35 muestras, donde la turbiedad del agua varía de 0.84 a
14.1 UTN, con un valor promedio de 3.76 UTN. En las 30 muestras la turbiedad es
menor a 5 UTN, lo que indica que en un 85.7% de los casos se cumple con la
normatividad para el consumo humano, sin aplicar algún tipo de tratamiento. En
las 5 muestras restantes, que equivalen a un 14.3%, presentan turbiedad que no
cumple con el límite establecido en la NOM–127–SSA-I.
En el año 1999 se analizaron un total de 45 muestras, donde el valor promedio de
la turbiedad fue de 5.02 UTN. Como se puede apreciar, durante 1999 la turbiedad
en el agua varía de 1.11 UTN a 19.2 UTN. Éste último es el valor máximo
registrado en el mes de febrero. La turbiedad, en las 27 muestras, cumple con la
NOM-127-SSA-I para consumo humano; lo que representa un 60% de todas las
muestras de agua tomadas durante 1999.
En el 2000 fueron 42 muestras, de las cuales 31, (74% del total), cumplen con el
límite para la turbiedad del agua, establecida en la NOM–127–SSA-I para
consumo humano, sin aplicar ningún tratamiento. La turbiedad del agua en el 2000
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-6
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
varía de 0.98 a 6.98 UTN, con un valor promedio de 3.8 UTN. La máxima
turbiedad de 6.98 UTN fue monitoreada el 12 de enero.
Como se puede observar, la turbiedad del agua registrada sistemáticamente en
los últimos tres años, fue menor de 20 UTN. Los otros parámetros como pH, SDT,
conductividad, dureza total, alcalinidad total; monitoreados en la estación MAE,
están dentro de los límites establecidos por la NOM-127-SSA-I para el consumo
humano.
En el cuadro 4.1 se presentan los valores máximos, mínimos y promedios de los
parámetros monitoreados en la estación MAE. Los datos fueron proporcionados
por el SIMAS de Ciudad Acuña.
Cuadro 4.1. Resumen de parámetros registrados en la estación de monitoreo MAE: 1998, 1999 y
2000.
pH
STD
CONDUCTIVIDAD
TURBIEDAD
Cl2 libre
Dureza
Total
Alcalinidad
Total
1998 Máx.
8.40
540.00
1,080.00
14.10
1.82
---
---
Min.
Prom.
1999 Máx.
Min.
Prom.
2000 Máx.
Min.
Prom.
6.49
7.24
8.22
6.18
7.61
9.36
4.58
7.77
290.00
464.69
500.00
140.00
421.74
760.00
300.00
556.95
580.00
848.33
1,000.00
620.00
866.09
1,702.00
740.00
1,016.90
0.84
3.76
19.20
1.11
5.02
6.98
0.98
3.80
0.06
0.71
1.99
0.24
0.91
2.20
0.50
1.18
----422.00
246.00
339.85
406.00
192.00
329.55
---
AÑO VALOR
193.00
62.00
135.08
188.00
57.00
133.41
Los datos obtenidos de la calidad de agua encontrada en la información anterior,
demuestran que el agua del río Bravo requiere de un tratamiento, para remover la
turbiedad y dar desinfección, para asegurar la calidad bacteriológica.
Esta conclusión es soportada en los siguientes estudios, que comprueban la
veracidad de los datos obtenidos por el SIMAS:




Segunda Fase del Estudio Binacional Sobre la Presencia de Sustancias
Tóxicas en el río Bravo / río Grande y sus Afluentes, en su Porción
Fronteriza entre México y los Estados Unidos. Elaborado por la CILA, 1998.
Análisis del agua en la obra de toma de la Planta Potabilizadora Río Bravo,
realizada para este estudio, en el mes de febrero del 2001 (anexo “4.4”,
Tomo II).
Análisis de una muestra del río Bravo, tomada frente a la Planta
Potabilizadora en el mes de julio del 2000, por el personal del SIMAS.
Análisis de dos muestras tomadas del río Bravo, durante el período de lluvia
y sequía en el año 1998, por el IMTA.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-7
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
En el estudio de toxicidad de CILA, 1998, se reportan varios parámetros como:
compuestos orgánicos, plaguicidas, metales, sedimentos y tejido de peces. Cabe
anotar que ningún parámetro reportado para el segmento presa Amistad-Eagle
Pass/ Piedras Negras -estación de monitoreo No. 7, aguas arriba de las descargas
de aguas residuales de Del Río, USA y Ciudad Acuña, México-, excede la NOM127-SSA-I para el consumo humano, incluyendo la concentración de tóxicos,
plaguicidas, THM, etc.
4.2.2 Calidad de agua en el río Bravo, obra de toma de la planta.
4.2.2.1
Datos de los análisis realizados durante el presente estudio.
Para evaluar la eficiencia global de la planta potabilizadora río Bravo de Ciudad
Acuña, el día 23 de febrero del 2001 se tomó una muestra de agua en el cárcamo
de bombeo (foto 2, anexo “4.10”, Tomo II). En esta muestra se analizaron 78
parámetros. Los parámetros físico–químicos, bacteriológicos, DQO, DBO, SAAM,
grasas y aceites, en total 43, fueron analizados por el laboratorio LACCSA de
Cuernavaca, Mor y los restantes 35 se analizaron en el laboratorio ABC, Química,
Investigación y Análisis, S A de C V en México, D F. Los resultados se pueden
consultar en el anexo “4.4”, tomo II.
Además, se determinó el contenido de los THM totales en sus cuatro variedades:
cloroformo (CHCl3), bromoformo (CHBr3), diclorobromometáno (CHBrCl2) y
dibromo clorometano (CHBr2Cl), así como el contenido de plaguicidas en sus 19
variedades y la concentración de los herbicidas en sus 12 formas. El análisis de
los 35 parámetros, que determinan la concentración de los THM, plaguicidas y
herbicidas, se hizo en el laboratorio ABC. Los resultados se muestran en el
registro del laboratorio, anexo “4.4” (Tomo II).
Todos los parámetros físico-químicos, en la muestra tomada del cárcamo de
bombeo en el río Bravo, están dentro de los límites permisibles que establece la
NOM-127-SSA-I. La turbiedad en el agua cruda es de 3.68 UTN, la concentración
de los sólidos totales es de 740 mg/l, de los cuales los suspendidos son 11 mg/l y
los disueltos son de 729 mg/l; la norma establece hasta 1000 mg/l para los SDT.
La concentración de la mayor parte de los metales está por abajo del límite de
detección analítica, solamente el fierro representa un riesgo potencial, puesto que
su concentración, analizada en la muestra, es de 0.216 mg/l, lo que se acerca al
límite de 0.3 mg/l establecido en la NOM-127-SSA-I.
De los compuestos del nitrógeno se analizó la concentración de nitrógeno
orgánico, nitrógeno amoniacal, nitratos y nitritos, quedando todos con valores muy
inferiores al límite establecido en la norma para el consumo humano. La
concentración total de la materia orgánica, representada por la demanda química
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-8
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
de oxigeno (DQO), es de 32 mg/l, la materia oxidable en el transcurso de cinco
días, expresada mediante la DBO, es de 4.4 mg/l.
La calidad bacteriológica del agua cruda, expresada mediante los coliformes
totales y los coliformes fecales excede lo establecido en la norma, detectándose
32 UF/100 ml y 30 UFC/100 ml, respectivamente.
La concentración de sustancias activas de azul de metileno, SAAM, indica que el
contenido de detergentes en la muestra es inferior del límite de la detección
analítica de estas sustancias, <0.07 mg/l y la concentración de grasas y aceites es
de 1.4 mg/l.
De los parámetros especiales, solamente se detectó una concentración de 3.44
g/l de cloroformo. Este compuesto es parte de los THM totales, limitados a un
valor máximo de 200 g/l en la NOM-127-SSA-I. Cabe recalcar que en la muestra
no se detecta presencia alguna de plaguicidas, ni herbicidas.
Los resultados de este análisis de calidad caracterizan el agua del río Bravo como
una excelente fuente de abastecimiento, sin problemas de materia orgánica,
elementos tóxicos, metales pesados, grasas y aceites, detergentes,
trihalometanos, plaguicidas o herbicidas. Teniendo en cuenta estos resultados y
los registros sistemáticos de 1998, 1999 y 2001 para la calidad del agua en la
estación MAE (punto 4.2.2), se concluye que: para el tratamiento de esta agua se
requiere sólo filtración para reducir la turbiedad, seguida de una desinfección para
garantizar la calidad bacteriológica y eliminar los coliformes fecales presentes,
pero debido a que la turbiedad, en ciertos periodos del año, rebasa la NOM-127SSA-I, entonces se sugiere que se incluya floculación y sedimentación previo a la
filtración.
4.2.2.2
Datos de los análisis del SIMAS.
El 31 de julio del 2000, por parte del SIMAS, fueron analizados siete parámetros
en la entrada de la planta potabilizadora. Los análisis de esta muestra arrojan los
siguientes valores: pH = 7.6, temperatura = 26.5o C, SDT = 735 mg/l,
conductividad = 1081 S/cm, turbiedad = 2.76 UTN, dureza total = 348 mg/l como
CaCO3, alcalinidad total = 122 mg/l como CaCO3. Todos los parámetros, están por
abajo de los valores establecidos en la NOM-127-SSA-I para el consumo humano.
La calidad del agua cruda no se ha monitoreado con frecuencia, por parte del
SIMAS, puesto que los parámetros, excepto la turbiedad en ciertas épocas, están
dentro de la NOM-127-SSA-I para el consumo humano.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-9
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
4.2.2.3
14/11/2015
INFORME FINAL
Datos de los análisis del estudio del IMTA.
En 1998 fue elaborado el diagnóstico de la planta en Ciudad Acuña por el IMTA. El
documento denominado: "Diagnóstico de 6 Plantas Potabilizadoras", 1998, con
registro No. G-628.162 M33 (23881/882), está disponible en la biblioteca del IMTA.
El agua cruda, en este estudio, está caracterizada mediante dos muestras del río
Bravo, tomadas en el período de lluvia (17/09/1998) y de sequía (6/07/1998). En
cada muestra se analizaron 58 parámetros, entre los que figuran: THM, con sus 4
compuestos; plaguicidas, en sus 8 variedades; hidrocarburos (HCA ”s), con sus 12
formas.
Los coliformes totales y fecales, en la muestra tomada en la época de estiaje, son:
> 100 NMP/100 ml y 43 UFC/100 ml, respectivamente. En la muestra tomada en la
época de lluvia estos parámetros son: >200 NMP/100 ml y 80 UFC/100 ml. En las
dos muestras, el contenido de los coliformes excede lo establecido en la NOM. La
turbiedad presenta un valor de 10 UTN en la época de lluvia y de 4 UTN en la
época de sequía. La concentración de SDT es de 552 y 744 mg/l, para el período
de lluvia y estiaje, respectivamente. El fierro es de 0.09 en período de lluvias y
0.05 mg/l para el estiaje. La concentración de aluminio es de 0.15mg/l en la época
de estiaje, su concentración está cerca del límite de 0.2 mg/l, sólo en la época de
lluvia. El resto de los parámetros físico-químicos en el agua cruda del río cumple
con la NOM-127-SSA-I.
4.2.3 Relación de calidad de agua en la potabilizadora con la
calidad en la estación MAE.
El agua en la planta potabilizadora río Bravo, está influenciada por la calidad del
agua que se presenta en el río, aguas arriba de la planta. En la gráfica 4.8 se
muestra la evolución de la turbiedad en las dos estaciones de monitoreo, RBR y
MAE, durante el año 1998, donde claramente se observa una relación
proporcional entre las dos líneas.
La gráfica está elaborada con base en los registros de calidad del agua
proporcionados por el SIMAS, de donde se seleccionaron solamente los datos
para la turbiedad, puesto que es el único parámetro que sobrepasa los límites
establecidos en la NOM-127-SSA-I, como fue comentado en el punto 4.2.2 del
presente documento.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-10
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Gráfica 4.8. Variación de turbiedad del agua en las estaciones MAE y RBR, 1998.
Como se puede apreciar, el aumento de la turbiedad en la estación MAE, en los
períodos agosto-octubre y marzo–abril de 1998, se transmite a la estación RBR y
las bajas turbiedades en el período mayo-julio de 1998 son comunes para las dos
estaciones de monitoreo.
En la gráfica 4.9 se muestra la variación de la turbiedad en las dos estaciones de
monitoreo RBR y MAE durante el año 1999, observándose una similitud en el
comportamiento de las dos líneas.
Gráfica 4.9. Variación de turbiedad del agua en la estación MAE y RBR, 1999
Al igual que el año anterior, durante 1999 se observa la misma correlación entre
las dos líneas, que representan la variación de la turbiedad monitoreada en la
estación MAE y la monitoreada en la planta, en ese mismo año. Las turbiedades
más altas en ambos sitios se presentan en los meses de: enero, febrero y marzo
de 1999.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-11
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
En las gráficas 4.8 y 4.9 se demuestra que la turbiedad en la estación RBR, donde
está ubicada la planta, es fuertemente influenciada por la turbiedad en la estación
MAE, localizada a 5 km aguas arriba de la planta. Los parámetros restantes en la
estación RBR sufren semejante impacto de la corriente aguas arriba, como se
comprueba más adelante, en el punto 4.6.3.1 del presente documento. De este
modo, la calidad de agua en la planta potabilizadora, está en función de las
variaciones de la calidad de agua que se presentan en el río, por lo que cualquier
aumento de la turbiedad o de otro parámetro en la estación MAE ocasiona un
aumento proporcional en la estación RBR.
4.2.4 Influencia de la presa Amistad en el comportamiento de los
sólidos suspendidos, agua abajo en la corriente del río.
Para evaluar el impacto de la presa Amistad sobre la calidad de agua del río
Bravo, se consultaron las ediciones de 1966 y 1967, Boletines Hidrométricos No.
36 y 37, antes de la construcción de la presa y desde 1968 hasta 1970, BH No. 38,
39 y 40, después de su construcción.
En las láminas L36, L37, L38 y L39, en el anexo “4.5” (Tomo II), se visualiza la
distribución de la materia en suspensión (toneladas de sales por Ha-Mt) en el río
Bravo, sus afluentes y derivaciones para cada año, desde 1966 hasta 1970. La
comparación de las láminas permite evaluar el impacto de la presa sobre la
distribución de los sólidos suspendidos, aguas abajo de la presa.
Se observa que después de la construcción de la presa la diferencia entre la
cantidad de sales, como promedio del año, es cada vez mayor en comparación
con el promedio calculado para el período anterior. Es decir, los sólidos
suspendidos en el escurrimiento de la corriente, aguas abajo de la presa, se
reducen progresivamente cada año debido a su almacenamiento en la presa.
4.2.5 Conclusiones sobre la calidad del agua y el esquema más
adecuado para su tratamiento.
Los análisis efectuados en febrero del 2001, así como las fuentes consultadas (la
CILA, los registros del SIMAS y el IMTA) para la calidad del agua cruda, confirman
que se puede clasificar como buena y adecuada para un tratamiento de
potabilización convencional. Los criterios para selección del tren de tratamiento,
con base en la calidad de agua a tratar, se describen en la literatura citada del
punto “Bibliografía”, del presente documento.
En el anexo “4.6” (Tomo II) se muestra la tabla 7.1 del Centro Panamericano de
Ingeniería y Ciencias del Ambiente (CEPIS), que forma parte del manual I: “El
Agua - Calidad y Tratamiento para Consumo Humano”, 1992, donde se clasifican
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-12
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
las plantas potabilizadoras por el tipo de procesos que la componen, en función de
las características del agua a tratar. En esta tabla se puede evaluar que para
agua, cuya turbiedad es menor de 50 UTN y el 90% del tiempo se mantiene menor
de 30 UNT, se sugiere la filtración rápida.
Una vez cada 5 ó 10 años sé desazolva la presa Amistad, lo que origina
temporalmente una elevada turbiedad del agua en el río; pero estas acciones se
hacen muy esporádicamente y no debe de tomarse como criterio en la selección
del tren de tratamiento para la potabilizadora.
De acuerdo al análisis de la información anterior y a los muestreos y aforos
realizados en este estudio, el proceso de tratamiento debería ser el de filtración
directa, sin embargo, al presentarse durante tres meses consecutivos en el año
turbiedades que rebasan lo especificado por la NOM-127-SSA-I y siendo menor
(75%) este tiempo que el 90% establecido como criterio, esta empresa, la CEAS
de Saltillo y la CNA, recomiendan que se conserve el mismo tren de tratamiento
actual, rehabilitándose todas sus unidades o en su defecto se cambie a
potabilización convencional. En caso de que se decida cambiar el tipo de
potabilización, se deberán programar monitoreos durante los próximos 5 años
para que se decida su cambio.
Es importante comentar que en la ciudad vecina de Piedras Negras funciona una
planta que consiste en un tren de tratamiento convencional, su eficiencia es buena
y resuelve el problema de la calidad de agua. Cuando se comparan alternativas,
no hay que perder de vista que entre las dos ciudades hay 103 km de distancia y
existe la descarga del canal Maverick, en el tramo donde está localizada la ciudad
de Piedras Negras, que influye significativamente en la calidad del agua del río
Bravo.
4.2.5.1
Datos proporcionados por la CEAS, Coahuila, para que sean
tomados en consideración en la propuesta de rehabilitación de la
planta.
Fuente: Análisis físico - químico de la calidad del agua en la planta
potabilizadora en la Ciudad de Piedras Negras, COAHUILA, proporcionado
por la CEAS.
En el último párrafo del apartado anterior, se describe a grandes rasgos porque no
se tomó en cuenta la información de calidad de agua monitoreada en la vecina
ciudad de Piedras Negras, para efecto de rehabilitación de la planta potabilizadora
de Ciudad Acuña, sin embargo a continuación se detalla el análisis efectuado a los
datos proporcionados por la CEAS.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-13
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
La calidad de agua en el río Bravo, en la cercanía de la ciudad de Piedras Negras,
no es característica para la rehabilitación o construcción de una nueva planta en
Ciudad Acuña, puesto que entre las dos ciudades hay 103 km de distancia y
existen varias descargas como el arroyo Las Vacas, el arroyo Pinto, los ríos San
Diego y San Rodrigo y los dos tramos del canal Maverick; que influyen
significativamente en la calidad del agua del río, aguas arriba de la ciudad de
Piedras Negras, sin embargo, estas se localizan aguas abajo de la obra de toma
de la potabilizadora de Ciudad Acuña y no afectan la calidad del agua que se va a
tratar. Por tales razones esta fuente, recomendada por la CEAS, no será tomada
en consideración en la selección del tren de tratamiento para la planta de Ciudad
Acuña.
La calidad del agua a tratar se identifica con la calidad monitoreada en la estación
MAE. Este es el punto más cercano de la obra de toma, donde se dispone con
datos sistemáticos de calidad de agua. En esta estación el SIMAS ha monitoreado
semanalmente el agua desde 1998, los datos se presentan en el punto 4.2.1.1 del
informe, bajo el subtítulo: “Calidad de Agua en el Río Bravo en la Estación MAE,
localizada aproximadamente a 5 Km aguas arriba de la obra de toma de la planta
existente ”. Aquí se puede aplicar el esquema de las estaciones de monitoreo, los
efluentes y afluentes, desde la presa Amistad hasta la ciudad de Piedras Negras,
que visualizan lo anterior.
Es una práctica común relacionar la calidad del agua con la precipitación, que
afecta en mayor grado las características de las fuentes superficiales. En este
caso no es correcto hacer esta evaluación, puesto que la presa La Amistad y sus
descargas, regulan el gasto y la calidad del agua a tratar en la cercanía de Ciudad
Acuña. El análisis presentado a continuación demuestra muy claramente este
efecto.
El gasto aguas abajo de la presa Amistad, es función del régimen de la operación
de la presa. Los gastos aforados en la estación de monitoreo “Río Bravo”, cerca
de Ciudad Acuña, Coahuila (920.3 Km del Golfo), se muestran en el cuadro 4.2.
Cuadro 4.2. Gastos aforados en la estación de monitoreo “Río Bravo”.
Año
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
GASTO (m3/s)
Mín.
Máx.
Promedio
7.11
241.00
87.79
3.06
88.10
33.47
9.90
251.00
74.72
11.00
100.00
46.49
6.10
131.00
48.97
3.96
48.70
27.22
2.10
260.00
72.33
3.00
100.00
30.34
En la gráfica 4.10 se muestra el gasto máximo, promedio y mínimo aforado, desde
1992 a 1999. Los años 1993 y 1997 se caracterizan con menores gastos, en 1998,
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-14
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
cuando se empieza el monitoreo en la estación MAE, se tiene un mayor gasto
promedio en comparación con los años anteriores, es decir, no se puede clasificar
como un año del periodo de sequía. Los datos anteriores se han tomado del
Boletín Hidrométrico de la CILA.
Gráfica 4.10. Gasto máximo, promedio y mínimo, aforado desde 1992 a 1999.
GASTO AFORADO (m 3/s)
300
200
100
0
1992
1993
1994
Gasto maximo
1995
1996
Gasto promedio
1977
1998
1999
Gasto minimo
La variación de estos gastos no afecta la calidad del agua en la estación MAE,
como se demuestra en el punto 4.2.1.1, del informe donde se presentan las
variaciones de la turbiedad en los años 1998, 1999 y 2000, debido a que la misma
presa desempeña el papel de sedimentador, como se ha recalcado en el informe,
la turbiedad del agua se mantiene por debajo de 20 UTN durante todo el periodo,
desde 1998 hasta el 2000.
4.3
DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA EXISTENTE EN CIUDAD
ACUÑA.
Los procesos originales de potabilización consisten en mezcla de reactivos con el
agua, floculación por contacto de manto de lodos, sedimentación, filtración por
lecho de arena y desinfección con cloro.
La introducción de los reactivos actualmente se efectúa en los cárcamos de
bombeo, la mezcla de los reactivos con el agua se realiza en la tubería de
impulsión y la campana del pulsador. La floculación - sedimentación del agua
ejecuta en la unidad denominada sedimentador – pulsador y la filtración se lleva a
cabo con filtros con biflujo, denominados bifiltros.
La planta posee dos módulos de tratamiento, cada módulo cuenta con un
decantador - pulsador y varios filtros, con capacidad total de 240 l/s (foto 3, anexo
“4.10”, Tomo II). El agua filtrada se recolecta en el tanque de regulación
(soterrado) localizado dentro del área de la planta, donde se introduce la solución
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-15
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
ácido hipocloroso, HOCl, producido a partir de gas cloro, Cl2, para la desinfección
del agua.
Los dos módulos de la planta se alimentan con agua del río Bravo por bombeo.
4.3.1 Obra de toma.
La obra de toma está localizada en él cause del río Bravo, sobre la margen
derecha, a la altura de la estación hidrométrica, un poco más arriba del vertedor
de medición de agua (foto 4, anexo “4.10”, Tomo II).
La obra de toma consiste en dos cárcamos de bombeo, los cuales se alimentan
del río Bravo mediante tuberías de concreto armado de 610 mm (24 pulg),
presentados en el anexo “4.7” (Tomo II). De los cárcamos de bombeo, el agua a
tratar se extrae mediante 6 bombas de tipo centrífuga con ejes verticales,
ubicadas en la losa superior de los cárcamos (foto 5 y 6, anexo “4.10”, Tomo II).
Uno de estos cárcamos fue construido adicionalmente (en el año 1984 -1985) para
aumentar el gasto extraído con el fin de satisfacer las necesidades de la población
creciente (foto 7 y foto 8, anexo “4.10”, Tomo II).
Del cárcamo original el agua se bombea mediante 4 bombas (de 80 l/s y 60 HP,
cada una) en la tubería de AC de 14 pulg, la cual conduce el agua cruda hacia la
parte inferior y superior de los dos pulsadores de la planta (la alimentación del
módulo norte se efectúa mediante una “Y” derivada de la tubería de 14 pulg). El
agua, a flujo ascendente, se dirige hacia la parte superior de la unidad Pulsador,
de donde se recolecta en las canaletas para dirigirse hacia los filtros (foto 8 y 9,
anexo “4.10”, Tomo II).
El segundo cárcamo está equipado con dos bombas (de 100 y 75 HP), las cuales
bombean en un tramo común de tubería de AC de 24 pulg, de la cual se derivan
dos líneas: una línea de 12 pulg para módulo norte, planta 2, y otra línea de 16
pulg para el módulo sur, planta 1 (foto 10, anexo “4.10”, Tomo II). Cada línea se
introduce en la parte superior de los sedimentadores (foto 11, anexo “4.10”,
Tomo II), de donde el flujo pasa directamente en las canaletas de recolección,
formando así un cortocircuito, además del contra flujo con el agua ascendente.
En los cárcamos de bombeo se efectúa la precloración del agua con ácido
hipocloroso, HOCl, producido a partir de gas cloro, Cl2. En temporadas de lluvia
cuando la turbiedad en el río aumenta, para el tratamiento de agua en la planta se
utiliza un polímero catiónico CATFLOC K-5, producto de CALGON, el cual también
se introduce en el cárcamo de bombeo (foto 12, anexo “4.10”, Tomo II).
La estructura y el principio de funcionamiento original de las principales unidades
de la planta son tecnología patente de Degrémont, y están descritos en el Manual
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-16
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Técnico de Agua, Degrémont, 1979, impreso en España, Artes gráficas Grijelmo,
S.A.; en los subcapítulos 2.2.3, denominado: Decantadores de Lecho de Fango y
2.2.4. denominado: Filtros D2F, de Corrientes Inversas, Abiertos.
Sin embargo, a continuación se dará una breve descripción de las unidades en la
planta, su estado actual y las deficiencias que presenta cada una.
4.3.2 Sedimentador-pulsador.
4.3.2.1
Descripción de los componentes del pulsador.
Los sedimentadores en la potabilizadora, son del tipo DECANTADO-PULSADOR,
donde se combina la floculación y la sedimentación en una unidad única. En estas
unidades se forma un manto de lodos en cuyo seno la concentración de materia
en suspensión es elevada. Una cámara especial o “concentrador” de lodos
garantiza el espesamiento del exceso de lodos y permite su evacuación fuera de
la unidad.
El DECANTADOR-PULSADOR, está constituido por un deposito de concreto
armado de forma circular y fondo plano, dentro del cual se tienen los siguientes
elementos:

Un depósito de forma circular, denominado campana o torre de pulsación,
que se alimenta con agua a tratar, mediante la tubería de impulsión de AC
de 14 pulg, instalada a lo largo del eje central de la estructura. La tubería
descarga el agua en la parte superior de la torre de pulsación (foto 13 y 14,
anexo “4.10”, Tomo II).

Sistema de distribución de agua, ubicada al fondo de la unidad, compuesta
de un ducto principal de concreto armado dispuesto diametralmente al
fondo de la unidad y un sistema de tuberías perforadas (ramales) de PVC
de 6 pulg, instaladas simétricamente a ambos lados del canal principal del
cual se alimentan. A todo lo largo de cada ramal hay orificios bilaterales,
perforados a 450 respecto a la vertical. Están colocados sobre paletas, de
modo que el eje de la tubería queda a unos 15-20 cm por arriba del fondo
de la unidad. El agua que sale de los orificios choca con el fondo y cambia
su dirección a flujo ascendente.

Un conjunto de deflectores de flujo, compuestos de placas de asbesto
cemento (de 2.40x1.2 m) inclinadas a 600 respecto a la horizontal y
apoyados a las mismas paletas donde yacen las tuberías de distribución.
Las placas están colocadas y a lo largo de los ramales, formando así unas
tolvas paralelas entre los ramales perforados de distribución. De esta
manera el flujo desviado por el choque con el fondo, entra en las tolvas,
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-17
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
entre las placas, a dirección ascendente pasa por un manto de lodos
previamente formado y se dirige hacia la parte superior de la unidad.

Sistema de recolección de agua decantada, formada por canaletas
perforadas localizadas en la parte superior de la unidad. Las canaletas
vierten en la canaleta principal de recolección y de ahí el agua decantada
se dirige hacia los filtros (foto 15 y 16, anexo “4.10”, Tomo II).

Hay dos cámaras de sedimentación, que ocupan los dos sectores opuestos
de la unidad. Cada cámara tiene dos tolvas, de forma prismática, donde se
produce el espesamiento de los lodos. Su evacuación se efectúa a través
de 4 tuberías de AC de 3 pulg -una para cada tolva o dos tubos por cada
cámara de sedimentación-. Cada tubería está acoplada con válvula de
seccionamiento, mediante la cual, periódicamente, se evacua por vía
hidráulica el lodo acumulado en las tolvas, (foto 17 y 18, anexo “4.10”,
Tomo II).
Esta configuración y el modo de acoplamiento de la unidad permiten que en el
depósito se formen dos zonas funcionales:
1) Zona de reacción, ubicada arriba de los ramales perforados de distribución,
donde se forma un manto de sólidos o lodos en suspendidos.
2) Zona de sedimentación, que ocupa el espacio arriba de las tolvas laterales
(cámaras de concentración), donde sucede la verdadera sedimentación de
las impurezas presentes en el agua.
4.3.2.2
Funcionamiento original del sedimentador-pulsador.
Los reactivos utilizados para el tratamiento de agua (coagulante y/o polímero), se
adicionan previamente y en la tubería de impulsión se realiza prácticamente la
mezcla homogénea con el agua, la cual se descarga en la parte superior de la
torre de pulsación. En esta etapa, se libera todo el aire suspendido en el agua y
con el paso de ésta a flujo descendente hacia el fondo de la torre (campana) se
evita el arrastre y la entrada del aire en la unidad.
El agua coagulada ingresa al fondo de la unidad y se distribuye uniformemente
mediante los ramales perforados. El flujo, desviado por el choque con el fondo,
pasa por la sección reducida de la tolva formada por las placas de asbesto
cemento, evitando así la sedimentación en esta sección de la unidad, y
protegiendo el taponamiento de los orificios de distribución.
El agua coagulada asciende verticalmente a través de la zona situada más arriba
de las láminas inclinadas, atraviesa el manto de lodos donde se tiene una fuerte
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-18
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
concentración de partículas en suspensión, que desempeña el papel de un
verdadero filtro de impurezas; y, al final, el agua decantada se dirige hacia la parte
superior del sedimentador, donde se recolecta, mediante una serie de canaletas
perforadas y se conduce hacia los filtros.
Los dos segmentos opuestos de la unidad Pulsador, se ocupan por las zonas de
sedimentación y las tolvas (cámaras) de espesamiento. Cada unidad cuenta con
cuatro tolvas localizadas en los dos segmentos opuestos de ambos lados de la
estructura. Toda la zona localizada por arriba de las tolvas funciona como un
sedimentador, debido a que en esta sección no se ejerce ningún empuje, ya que
no se tiene flujo ascendente. La materia suspendida en exceso rebasa en esta
zona y sedimenta en las tolvas, donde procede la concentración del lodo, el cual
periódicamente se debe de evacuar vía hidráulica, de tal manera se logra regular
el crecimiento del manto de lodos, y limitar su nivel superior mediante el borde
vertedor de las tolvas, ubicado a una altura de 2.0 m del fondo.
Cabe recalcar que lo esencial, para el correcto funcionamiento de este tipo de
unidades, consiste en mantener un manto de lodos en suspensión homogénea,
y promover un contacto eficaz, ente el agua que atraviesa el manto con las
partículas suspendidas que contiene. En este manto se efectúa el proceso
denominado “coagulación por contacto”: las pequeñas partículas que entran en el
manto con el agua del influente, se adhieren sobre las partículas del manto,
formando así flóculos más grandes, que sedimentan en la tolva del depósito.
Para mantener el manto de lodos en suspensión, se requiere introducir fuertes
cantidades de agua en el depósito, en corto tiempo y de manera intermitente, para
poder levantar el manto de lodos, el cual, en el siguiente período de reposo,
desciende y se distribuye de forma homogénea en toda la sección transversal de
la cámara de reacción.
La introducción intermitente de agua se efectúa mediante una campana de vació
(foto 13 y 14 del anexo “4.10”, Tomo II), equipada con bomba también de vació,
que extrae el aire de la campana, creando así una diferencia de presión entre la
campana y el decantador. Cuando el nivel de agua, en la campana, alcanza una
altura comprendida entre 0.6 y 1 m, por encima del nivel de agua en el
decantador, se efectúa la apertura brusca de la válvula de rompe vació -instalada
en la parte superior de la campana- y el agua almacenada en la campana entra a
gran velocidad en el decantador. De esta manera los lodos se levantan y en su
descenso forman un manto de partículas homogéneamente suspendidas.
El manto de lodos, por una parte, tiende a comprimirse (sedimentar), bajo la
acción gravitacional y por otro lado, las partículas, que constituyen el manto, están
sometidas a la fuerza de arrastre ocasionada por el flujo ascendente, la cual
mantiene el manto en suspensión. De tal manera, el manto de lodos se comporta
como un resorte que se puede “romper” bajo una acción excesiva de flujo
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-19
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
ascendente o puede sedimentarse, como masa compacta, al fondo del tanque, si
la velocidad del flujo ascendente no es suficiente para contrarrestar la
sedimentación y mantener las partículas en suspensión.
La altura de pulsación, en la torre, se debe de ajustar en función de la naturaleza
de los flóculos formados en el agua, si se forma un floc denso y pesado (flóculos
arcillosos), característico para agua con alta turbiedad, la altura de pulsación
puede llegar hasta 1 m, en el caso de flóculos rígidos y para agua con baja
turbiedad se recomienda una altura de pulsación de 0.6 m.
La frecuencia de pulsación está en función de la sedimentabilidad de los flóculos
contenidos en el agua, los más pesados sedimentan más rápido, por lo que la
pulsación se tiene que efectuar con mayor frecuencia.
4.3.2.3
Condiciones limitantes para la operación de la unidad.
De lo expuesto, se concluye que la operación de esta unidad es muy complicada,
requiriendo de personal altamente calificado, generalmente el funcionamiento del
decantador-pulsador requiere de condiciones relativamente constantes: el flujo, el
pH, la temperatura, la dosis de los reactivos y la composición del agua no debe de
variar mucho.
En caso contrario, se requiere de una serie de pruebas para evaluar el coeficiente
de cohesión del lodo y determinar su estado de expansión. Estos parámetros
cambian en función de la temperatura, la naturaleza de la materia presente en el
agua, etc, es decir, el manto de lodos es sensible a los cambios de las condiciones
y cada cambio requiere de varios ajustes operacionales, basados en los datos
obtenidos de las pruebas, para poder lograr un eficiente tratamiento.
4.3.2.4
Estado actual y deficiencias del funcionamiento de las unidades.
Actualmente, la planta opera con una capacidad promedio de 405 l/s en 24 hr, que
es muy superior a la de su diseño (240 l/s). Cada decantador está diseñado para
funcionar con 120 l/s, actualmente el gasto que pasa por los pulsadores varía en
un rango muy amplio (ver punto 4.5 del presente documento), además parte del
flujo se introduce en la parte superior de la unidad, creando corrientes inversas
(foto 19, anexo “4.10”, Tomo II).
La bomba de vacío, montada en la campana de pulsación de la unidad, no
funciona, las canaletas de recolección de agua clarificada están parcialmente
deterioradas para poder conducir el gasto convenientemente hacia los filtros.
Actualmente, no se adiciona ningún coagulante para el tratamiento del agua,
puesto que todos los parámetros físico- químicos en el río, están por abajo de los
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-20
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
límites máximos estipulados en la NOM-127-SSA-I, 1994; ver los análisis del agua
en el cárcamo de bombeo se presentan en el anexo “4.4”( Tomo II).
El lodo acumulado en la unidad sedimentador-pulsador se evacua una vez al año,
vaciando por completo la unidad para su limpieza -el vaciado dura 4 horas-. Para
esta operación, se acude a los servicios de los bomberos que ayudan al personal
de operación a limpiar las paredes con agua a presión.
Prácticamente, no se puede formar un manto de lodos en el decantador, la
sedimentación de la materia que procede en la cámara de reacción hace que el
lodo se acumule en el fondo de toda la unidad, formándose una masa compacta
que ocasiona el taponamiento de los orificios de distribución del agua entrante.
Bajo estas condiciones, el flujo del agua está creando un paso en el seno espeso
de lodos sedimentados, originando altos gradientes de velocidad y grandes
perdidas de carga hidráulica, incluso existe el peligro de arrastre de las partículas
hacia las canaletas de recolección en la superficie de la unidad y posteriormente a
los filtros, causando su taponamiento.
Por otra parte, si los lodos acumulados en el fondo de la unidad no se evacuan,
con el tiempo se puede fomentar el desarrollo de microorganismos, los cuales
metabolizan la materia orgánica, formando gases que arrastran los sedimentos
hacia la superficie de la unidad, también provocan un olor desagradable en el
agua. Para prevenir este fenómeno se requiere aumentar la demanda del cloro en
la fase de precloración, lo que repercute directamente sobre los gastos de
operación de la planta.
Los análisis efectuados durante la visita a la planta (23 de febrero del 2001)
comprueban la veracidad de lo anterior, revelando que algunos parámetros,
analizados en la salida de la planta, superan el valor registrado para el mismo
parámetro en el cárcamo de bombeo. Los resultados de los análisis se comentan
en el punto 4.6.1.3..
Es evidente que la unidad no funciona como Sedimentador – Pulsador, debido
principalmente a las irregularidades del flujo, al deterioro del equipo de vacío y a
los problemas de evacuación de los lodos. Actualmente el tanque sedimentadorpulsador sirve para el paso de agua y, prácticamente, no se aprovecha su
capacidad.
4.3.2.5
Recomendaciones para el proceso de floculación – sedimentación.
Lo anteriormente descrito muestra, que ésta unidad, además de que no ayuda en
el tratamiento del agua está generando, por un lado, costos de operación, por su
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-21
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
mantenimiento y limpieza y por otro, pérdidas hidráulicas en el paso del agua, que
representa un riesgo potencial de atascamiento de los filtros.
En este aspecto, los análisis, efectuados el 23 de febrero, demuestran que los
sedimentadores no ayudan para el mejoramiento de la calidad físico-química del
agua proveniente del río Bravo. Los sólidos , acumulados son arrastrados por el
flujo hacia los filtros, de donde se conducen al tanque de regulación, mermando la
calidad del agua producida en la planta. De mantenerse el tipo de potabilización
para el que fue diseñada la planta los sedimentadores- pulsadores deberán de
rehabilitarse o cambiar su uso a solamente sedimentadores.
4.3.3 Filtros.
4.3.3.1
Descripción de los componentes del filtro.
Los filtros son del tipo BIFILTRO, de corrientes inversas. En ellos se utiliza un
lecho filtrante, que hace un recorrido al mismo tiempo de abajo arriba y de arriba
abajo, recogiéndose el agua filtrada en su parte central. El filtro está compuesto
por lo siguiente:





Alimentación de agua a filtrar, que se separa en dos flujos, uno de los
cuales se dirige hacia el fondo de la unidad y el otro hacia la superficie del
lecho filtrante.
Falso fondo, provisto de boquillas de cola larga, sumergidos en una capa de
grava de soporte.
Una capa de arena filtrante, de granulometría homogénea en toda su altura.
Un sistema de tuberías, para recolección de agua filtrada, embebidas en la
parte central del lecho filtrante, que vierten en el canal lateral de
recolección.
Canal de recolección de agua de retrolavado, ubicado arriba del canal de
recolección de agua filtrada, de donde el agua se evacua mediante una
tubería al canal de desagüe.
4.3.3.2
Funcionamiento original y limitaciones de un bifiltro.
En realidad, este tipo de filtro es la superposición de dos filtros semejantes, que
trabajan con flujos inversos de igual velocidad de filtración y con la misma pérdida
de carga. Estos dos flujos bloquean la arena en su posición inicial, por lo que no
se produce elevación alguna de la misma, durante la filtración.
Este sistema de funcionamiento sólo es posible como consecuencia de la
homogeneidad del lecho filtrante, en toda su altura. Si la arena fina se concentrara
en la parte superior, el atascamiento seria muy rápido en la superficie, casi todo el
caudal pasaría de abajo hacia arriba y se produciría una rápida perforación de la
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-22
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
capa filtrante inferior. De este modo resultaría muy utópica la ventaja inicial que es
duplicar la tasa de filtración por m2.
Un regulador, controla el caudal de la salida del agua filtrada en función del nivel
de agua en el filtro, realizándose previamente la equirepartición entre las dos
capas filtrantes, este regulador, en todos los filtros, esta fuera de servicio
desbordándose el agua cuando se tapan.
4.3.3.3
Retrolavado de los bifiltros.
El lavado ha de ser muy eficaz, pero no debe provocar la expansión de la arena.
Se realiza con agua y aire, inyectados simultáneamente a velocidades adaptadas
a la talla de la arena y a la naturaleza de las partículas retenidas en el lecho
filtrante. En casos de partículas aglutinantes, pesadas y abundantes se
recomienda un sistema de lavado mediante pulsación, patente de Degrémont.
Para este caso, donde se procesa agua con baja turbiedad, el sistema de lavado
de los filtros está diseñado bajo otro principio. Dicho lavado se efectúa con agua y
aire, cada uno de los flujos se conduce y distribuye por su propio sistema hasta la
batería de los filtros. El agua para el retrolavado del filtro se extrae del tanque de
regulación, mediante un equipo de bombeo con características calculadas
especialmente para este fin. El agua de retrolavado se lleva hasta los filtros por
una tubería de AC de 6 pulg, de la cual, para cada filtro se derivan dos líneas, una
de 6 pulg y otra de 4 pulg. La línea de 6 pulg se introduce en el bajo dren del filtro,
mientras la otra tubería de 4 pulg se introduce más arriba, en el canal lateral del
filtro asignado para la recolección de agua filtrada. De tal manera, el agua de
retrolavado puede ser distribuida en la parte inferior del lecho filtrante mediante el
sistema embebida en el centro del lecho.
El aire comprimido se distribuye por otro sistema de tuberías de AC de 4 pulg, de
donde cada filtro se alimenta mediante un ramal introducido en la parte superior
del bajo dren, más arriba de la línea de agua de 6 pulg. Las características del
compresor están seleccionadas para suministrar un determinado flujo de aire en el
período de retrolavado del filtro. Cada línea de flujo entrante al filtro está provista
con su propia válvula, lo que permite aplicar el procedimiento y la secuencia
requerida en este proceso.
El agua de retrolavado vierte a la canaleta de recolección, de donde se evacua al
canal de desagüe, mediante una tubería vertical de 4 pulg, localizada al lado
opuesto del filtro.
El retrolavado del filtro, en este caso, se debe de efectuar siguiendo los pasos
descritos a continuación:
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-23
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
1) Cerrar la entrada del agua decantada al filtro, mediante las compuertas en
la caja de entrada.
2) Cerrar la válvula en la tubería de la salida de agua filtrada, mediante la
válvula instalada de 8 pulg.
3) Abrir simultáneamente la válvula de aire de 4 pulg y la de agua del mismo
diámetro, para efectuar el lavado de la capa filtrante superior.
4) Cerrar la válvula de aire y abrir la válvula de la línea inferior de agua de 6
pulg, realizando así simultáneamente el lavado profundo de ambas capas
filtrantes.
5) Cerrar la válvula de agua de 4 pulg y seguir unos minutos sólo con el agua
proveniente desde el fondo del filtro, para evacuar el aire atrapado en el
lecho filtrante.
6) Cerrar la línea de 6 pulg, cuando el lavado este realizado y volver a
empezar el nuevo ciclo de filtración, abriendo las compuertas en la entrada
del filtro y a la salida del agua filtrada.
Cabe mencionar, que el retrolavado de los filtros juega un papel predominante en
la eficiencia del proceso de filtración. El objetivo principal del retrolavado es crear
una turbulencia en el lecho para poder desprender los sólidos adheridos sobre la
arena y evacuarlos fuera del filtro, junto con los sólidos depositados entre los
granos del lecho filtrante. En este caso, la expansión del lecho es insignificante,
aproximándose al límite mínimo aceptable, dentro del cual no se pierde el material
filtrante, ni se ocasiona el surtido hidráulico del mismo. De esta manera el lecho no
se logra fluidizar y expandir, las impurezas se quedan depositadas entre los
granos de la arena, es decir, el proceso de retrolavado resulta muy afectado. La
gran desventaja de esta forma de lavado es la excesiva cantidad de agua que se
gasta para obtener un lavado efectivo del lecho filtrante
4.3.3.4
Estado actual y deficiencias de funcionamiento de los filtros.
El módulo norte (planta 2) cuenta con 4 filtros, mientras el módulo sur (planta 1)
tiene 5 filtros, uno de los cuales fue construido en los años de 1992-1993, por la
necesidad de aumentar la capacidad de la planta. Cada filtro cuenta con un área
filtrante de 9 m2, o un total de 81 m2 para los dos módulos en la planta (ver el
punto 4.8.1). Los filtros en el módulo 1 se pueden observar en la foto 20, anexo
“4.10” (Tomo II).
El lecho filtrante, está constituido de grava con diámetro que varía de 5 a 70 mm,
talla efectiva de 10 mm. Cabe señalar, que la arena fue removida de la unidad,
puesto que las pérdidas hidráulicas ocasionadas por el paso de la gran cantidad
de agua, provocaban derrames de la misma y de este modo, no fue posible
suministrar la cantidad de agua demandada por la población (foto 21, anexo
“4.10” (Tomo II).
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-24
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Los filtros se alimentan de la canaleta común (foto 22, anexo “4.10”, Tomo II) que
conduce el agua “decantada” hasta la caja de entrada de cada filtro (fotos 23, 24 y
25, anexo “4.10”, Tomo II), donde el caudal se separa en dos flujos, uno de los
cuales se dirige hacia la superficie del lecho filtrante y el otro, hacia el falso fondo
de la unidad, mediante una tubería de AC de 6 pulg (fotos 26, 27, 28, 29, 30, y 31,
anexo “4.10”, Tomo II). El falso fondo de los filtros está provisto de boquillas de
cola larga, sumergidos en la capa de grava.
La recolección de agua filtrada se efectúa mediante un sistema de 14 tuberías de
PVC de 8 pulg, provistas con boquillas múltiples. Las tuberías de recolección
están colocadas en la parte central del lecho filtrante y descargan el agua filtrada
en la canaleta lateral de recolección, localizada abajo de la canaleta de
evacuación del agua de retrolavado. De la canaleta, el agua filtrada, se descarga
a las cajas de agua filtrada (fotos 32, 33 y 34, anexo “4.10”, Tomo II), mediante un
tubo de acero de 8 pulg.
Las cajas de agua filtrada en el módulo sur (planta 1) están interconectadas
mediante una tubería de acero de 16 pulg, de la cual se deriva una tubería de
acero de 14 pulg que conduce el agua al tanque de regulación (fotos 35 y 36,
anexo “4.10”, Tomo II).
En el módulo norte (planta 2) el agua filtrada se conduce mediante canales
cubiertos, desde las cajas hasta el tanque de regulación (foto 3, anexo “4.10”,
Tomo II).
Actualmente, el retrolavado de los filtros se realiza por la noche, cuando la
demanda es mínima, debido a la gran cantidad de agua que se utiliza para este
procedimiento. Los filtros se retrolavan cada 24 horas mediante aire y agua limpia,
suministrada del tanque de almacenamiento al flujo ascendente. El agua y el aire
se introducen en el falso fondo del filtro mediante tuberías de AC de 6 y 4 pulg,
respectivamente y se distribuye uniformemente mediante las boquillas instaladas
en el “falso fondo”, a 75 cm por arriba del verdadero fondo del filtro (fotos 38, 39,
40, 41 y 42, anexo “4.10”, Tomo II).
Para la limpieza de la capa superior del lecho está previsto un ramal de AC de 4
pulg, derivado de la tubería común que conduce el agua del retrolavado hacia la
batería de los filtros. Esta tubería, AC de 4 pulg, está dentro del canal por donde
se recolecta el agua filtrada en el ciclo de filtración, pero durante el lavado, este
canal alimenta el sistema ramificado de PVC de 8 pulg, provisto con boquillas
múltiples y localizado entre la grava, por donde se distribuye uniformemente el
agua en la parte superior del lecho filtrante.
Cada filtro se retrolava durante 30 minutos utilizando el compresor de aire de 10
HP (fotos 43 y 44, anexo “4.10”, Tomo II) y los equipos que bombean a la red de
distribución: de 125 y 100 HP para el módulo norte (planta 2), de donde se
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-25
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
conduce hasta la batería, mediante tubería de AC de 4 pulg y equipo de 125 HP
para el módulo sur (planta 1), de donde se conduce hasta los filtros de este
módulo con tubería de AC de 6 pulg (fotos 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52 y 53,
anexo “4.10”, Tomo II).
El agua de retrolavado pasa por el filtro con gran presión e intensidad, causando
disturbios de la grava, así como el arrastre dentro de las tuberías de recolección
de agua filtrada. En el módulo sur se puede observar una de estas tuberías,
arrojadas a la superficie de uno de los filtros, por la intensidad excesiva del flujo de
retrolavado (foto 54, anexo “4.10”, Tomo II).
El agua de retrolavado se recolecta en las canaletas laterales ubicadas arriba del
canal de recolección de agua filtrada, en la parte superior de los filtros. De esta
canaleta el agua se evacua, mediante una tubería vertical de AC de 4 pulg, al
canal lateral de desagüe, para ser descargada al río Bravo sin ningún tratamiento
previo (foto 55, anexo “4.10”, Tomo II).
Cabe anotar que las canaletas de recolección de agua de retrolavado han sido
complementadas con un muro colocado dentro de la canaleta con el fin de retener
la arena y reducir las perdidas de este material cuando los filtros operaban con
arena. De esta manera la canaleta resulta dividida en dos cámaras, conectadas
mediante un tubo de 2 pulg, por donde el agua de la primera cámara pasa a la
segunda para ser evacuada de la canaleta (foto 56, anexo “4.10”, Tomo II).
Debido a la gran cantidad de agua que se utiliza en el lavado de los filtros, resulta
que este muro obstruye el paso de agua y el tubo de 2 pulg no tiene suficiente
capacidad para que el agua sucia del retrolavado sea evacuada rápidamente de la
canaleta. Esto provoca el derrame del agua sucia en los otros filtros, mezclándose
con el agua “decantada” que entra al filtro.
El aislamiento de cada filtro se efectúa con la suspensión del flujo, mediante las
dos compuertas instaladas en la caja de entrada de cada filtro. Durante la visita en
la planta, efectuada del 18 a 23 de febrero de 2001, se observó que muchas
compuertas de entrada están rotas, otras obstruidas y, en el módulo sur, varios
filtros carecen de dichas compuertas (foto 57, anexo “4.10”, Tomo II).
Por otra parte, las válvulas batientes, tipo CLAPET, para el control del flujo, a la
entrada de los filtros, están deterioradas y no cuentan con tapas batientes, de tal
manera que no hay control del flujo a los filtros (foto 58, anexo “4.10”, Tomo II).
Es semejante la situación de las válvulas y los accesorios colocados en las
tuberías del sistema de agua para retrolavado, varias válvulas no cierran
completamente, incluyendo las válvulas instaladas en la tubería de 8 pulg del agua
filtrada, por lo que no se puede operar y asegurar el funcionamiento correcto de la
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-26
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
unidad durante el ciclo de filtración, ni efectuar y controlar el proceso de
retrolavado de las unidades de filtración (foto 57, anexo “4.10”, Tomo II).
4.3.3.5
Recomendaciones para el proceso de filtración.
Para obtener el efecto deseado en el tratamiento del agua, se recomienda
remodelar todos los filtros, de forma que funcionen como convencionales, o sea,
con una sola dirección de flujo descendente y con material filtrante de arena.
Para la operación correcta de los filtros se recomienda la rehabilitación de la parte
electro-mecánica y cambiar todos los accesorios deteriorados, incluyendo la
automatización de retrolavado, con el fin de mejorar el control del proceso y
facilitar la tarea al personal de operación (apartados 2.2.4 y 2.2.5).
En el retrolavado de los filtros, tipo convencional, también se utiliza aire y agua,
puesto que un lavado combinado proporciona mayor abrasión entre los granos del
medio filtrante y facilita el desprendimiento y la evacuación de los sólidos
depositados entre los granos. En el caso de filtros convencionales con empaque
de arena, se requiere menor cantidad de agua para el retrolavado eficiente del
lecho, puesto que la expansión admisible del mismo es del orden del 25 al 30%, lo
que permite la rápida evacuación de sólidos acumulados en el filtro.
Con la remodelación propuesta se mejorará significativamente la calidad del agua
producida, obteniendo un gasto total de 225 l/s de agua tratada de los filtros, de
los dos módulos de la planta, cumpliendo con la NOM-127-SSA-I para consumo
humano. La capacidad de los filtros se ha calculado con base a un área filtrante
total de 81 m2, estimando una tasa de filtración de 10 m 3/m2/h (ver el punto 4.8.2.2
del presente documento).
4.3.4 Instalaciones complementarias de la planta.
4.3.4.1
Sistema de desinfección y adición de polímero.
Cloración.
La precloración y la postcloración en la planta, se efectúa con gas cloro, Cl 2,
suministrado en contenedores de 908 kg (fotos 60 y 61, anexo “4.10”, Tomo II). El
cloro se adiciona al agua en forma de solución, producida a partir del gas cloro y
agua limpia. La solución compuesta de ácido hipocloroso (HOCl) y ácido
hipoclorhídrico (HCl), formados como resultado de la mezcla con el gas cloro,
según la reacción química: Cl2 + H2O = HOCl + HCl, se utiliza para desinfectar el
agua filtrada en el tanque de regulación y para precloración del agua cruda en los
dos cárcamos de bombeo.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-27
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
El agua requerida para la dilución del cloro se proporciona mediante una extensión
de PVC de 1 pulg (fotos 62 y 63, anexo “4.10”, Tomo II), derivada de la tubería de
impulsión que alimenta la red de distribución de la zona norte. La derivación se
hace inmediatamente después de los dos equipos de bombeo instalados sobre el
tanque de almacenamiento, donde se cuenta con una presión de alrededor de 80
lb/pulg2, generada de las dos bombas (100 y/o 125 HP) asignadas para el
abastecimiento de la zona norte de la ciudad.
Por otra parte, existe una bomba auxiliar de 3 HP (foto 64, anexo “4.10”, Tomo II)
conectada al Pulsador del módulo 2; que puede proporcionar el agua para la
dilución del gas cloro, en el caso de alguna falla en la línea de PVC de 1 pulg,
derivada de la red de la zona norte.
La solución se conduce a los cárcamos de bombeo mediante una tubería de PVC,
donde se efectúa la precloración del agua cruda. La desinfección final se realiza
en el tanque de regulación, mediante una tubería de PVC de 1 pulg, introducida en
una de las cajas de agua filtrada del módulo 2, (foto 65, anexo “4.10”, Tomo II).
El gas cloro se dosifica mediante cloradores tipo Wallce & Tiernan (fotos 66, 67,
68, 69 y 70, anexo “4.10”, Tomo II), operando en un rango de 100 a 500 lb/día. La
dosificación del cloro se ajusta, de modo que se garantice un cloro residual libre,
mayor o igual a 1 mg/l en la salida de la planta. Por lo general, el dosificador en la
planta opera a 150 lb/día (69 kg/día) de gas cloro, consumiendo así un contenedor
de 908 kg de Cl2 en 13 días.
Cuando, en la salida de la planta, se detecta que la concentración del cloro libre,
es menor que 0.5 mg/l -el límite inferior que establece la NOM-127-SSA-I-, se
aumenta la dosis de cloro. Cabe hacer notar, que la dosis máxima de cloro,
alimentado en la planta, es de 250 lb/día, equivalente a 115 kg/día de Cl 2.
Con base en los datos para el consumo diario de cloro, antes descritos, fue
cuantificada la dosis de cloro que se adiciona por cada litro de agua cruda
extraída. Los cálculos se hicieron para el gasto ordinario de 150 lb/día y para los
casos extremos, cuando se consumen 250 lb/día de cloro, estimando un gasto
promedio diario de 385.66 l/s, produciendo un volumen de 33,321 m 3/día (ver el
punto 4.4.1). El cloro dosificado en la planta varía de 2.07 a 3.45 mg/l de Cl 2 por
litro de agua.
El tiempo de contacto del cloro con el agua -tiempo de retención hidráulica-, en el
tanque de regulación, calculado con base al flujo promedio diario de 385.66 l/s y la
capacidad útil del tanque de regulación, 1000 m 3 (punto 4.3.5.1), es de 40 min,
tiempo suficiente para completar la oxidación de la mayor parte de la materia
orgánica presente en el agua.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-28
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Cabe mencionar, que la dosis de cloro que se utiliza en las plantas, con agua
proveniente de fuentes superficiales, es del orden de 4 a 6 mg/l. En este aspecto,
en la planta se consume menor cantidad del cloro, debido a la excelente calidad
del agua del río Bravo, descrita en el punto 4.2 del presente documento.
El cloro consumido realmente por la materia orgánica y los metales presentes en
el agua cruda, se puede cuantificar por la diferencia entre el cloro dosificado en el
agua cruda y su concentración a la salida del tanque de regulación. Más adelante
(en el punto 4.6.3.1, gráfica 22), se presenta la concentración del cloro residual
libre, monitoreado cada semana, por personal del SIMAS, para el período de 1998
al 2000.
La cantidad de cloro que realmente se consume para la oxidación de los metales y
los otros contaminantes, presentes en el agua a tratar, es del orden de 1 a 1.5
mg/l, lo que indica muy baja concentración de la materia orgánica y de los metales
presentes en el agua cruda.
Polímero catiónico.
Para el tratamiento del agua en la planta se utiliza un polímero catiónico, tipo
Catfloc K-5, producido por Calgón y suministrado a la planta en forma de solución,
en tanques plásticos de 50 L. Este polímero, se adiciona en el cárcamo de
bombeo, donde al agua cruda se le dosifica una cantidad de 20 gotas por minuto,
de la solución original, (foto 7, anexo “4.10”, Tomo II).
La mezcla del polímero con el agua se efectúa en las tuberías de impulsión, desde
el cárcamo de bombeo hasta las unidades de floculación – decantación. Cabe
anotar, que el polímero sólo se suministra al agua en los casos de alta turbiedad
(mayor de 5 UTN), originada por las lluvias.
4.3.4.2
Área administrativa, subestación eléctrica y control de motores.
La planta cuenta con un edificio administrativo, donde se ubica la oficina de
administración, la oficina técnica y el laboratorio de la planta (foto 72, 73 y 74,
anexo “4.10”, Tomo II).
La planta está equipada con subestación eléctrica, área de tableros eléctricos
como centro de control de motores o CCM (foto 75, 76, 77 y 78, anexo “4.10”,
Tomo II), almacén para los contenedores de cloro, área de aplicación de cloro,
taller mecánico para reparaciones de la planta y de la red de distribución. Las
tuberías y los accesorios, para reparación y/o ampliación de la red, se almacenan
al aire libre.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-29
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
4.3.5 Tanque de regulación y régimen de bombeo.
4.3.5.1
Descripción y equipos de bombeo.
El tanque de regulación es subterráneo, ubicado en el área entre los filtros de los
dos módulos. El agua producida de los filtros se vierte en este tanque, de donde,
por bombeo, se alimenta la red de distribución de la ciudad. El tanque tiene una
estructura de concreto armado de forma rectangular, con dimensiones de 15 x 21
x 3.3 m y volumen de 900 m3.
El agua del tanque se extrae mediante 6 equipos de bombeo, ubicadas en dos
grupos sobre la losa del tanque.
El primer grupo se compone de 4 equipos, dos de 125 HP y dos de 100 HP, que
bombean a la red de la zona centro, mediante tres tuberías de AC de 10 pulg y
una de 8 pulg. El segundo grupo, compuesto de dos bombas de 100 y 125 HP,
alimenta la zona norte de la ciudad, mediante dos tuberías de AC, de 10 y 8 pulg,
que se unen en un registro ubicado en la calle Matamoros, fuera del predio de la
planta (foto 81 y 82, anexo “4.10”, Tomo II).
El grupo de cuatro equipos está localizado sobre la losa del tanque de
almacenamiento, en su extremo más cercano al módulo 1, mientras el otro grupo
de 2 equipos está en el extremo más cercano al módulo 2, (fotos 79 y 80, anexo
“4.10”, Tomo II).
4.3.5.2
Régimen de bombeo en el tanque. Aforo de los gastos bombeados.
El tanque de regulación merece especial atención, puesto que su capacidad y el
régimen de bombeo hacia la red, es esencial para el gasto de operación de la
planta. Prácticamente el gasto que pasa por la planta se controla en fusión del
nivel de agua en el tanque, de modo que el gasto tratado depende del régimen de
bombeo del tanque e indirectamente de la demanda de los consumidores.
Debido a su capacidad, dicho tanque no puede amortiguar la diferencia entre el
consumo de agua y el suministro desde el río. La irregularidad horaria del
consumo impone el mismo régimen de bombeo de agua desde el río y, en este
caso, la potabilizadora tiene que operar con un gasto variable, predeterminado por
la irregularidad en el consumo.
Los aforos de gasto realizados los días 20 y 21 de febrero del 2001, durante 24
horas, en cada una de las 6 líneas de impulsión que alimentan la red de
distribución, se muestran en el cuadro 4.3.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-30
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Cuadro 4.3. Aforo del gasto (en l/s) en las líneas de impulsión (del tanque hacia
distribución), 20 y 21/02/2001.
línea 4 de 10 línea 6 de 8
pulg (centro) pulg (centro)
la red de
HORA
línea 1 de 8
pulg (norte)
línea 2 de 12
pulg (norte)
línea 3 de 10
pulg (centro)
18:00
50.40
88.90
125.53
103.11
75.02
139.30
303.66
442.96
19:00
48.63
88.90
125.53
103.72
75.02
137.53
304.27
441.80
20:00
48.19
88.90
125.53
103.72
75.02
137.09
304.27
441.36
21:00
48.63
88.90
126.50
112.93
75.02
137.53
314.44
451.98
22:00
47.75
88.90
126.50
111.09
75.02
136.65
312.60
449.25
23:00
48.19
88.90
127.46
114.77
75.45
137.09
317.68
454.77
0:00
48.19
88.90
140.98
112.32
75.45
137.09
328.75
465.84
1:00
88.42
97.23
140.98
117.84
75.02
185.66
333.84
519.49
2:00
80.91
99.09
0.00
117.47
67.26
179.99
184.73
364.72
3:00
38.91
90.75
0.00
117.23
67.26
129.66
184.48
314.14
4:00
38.91
91.68
0.00
117.23
67.26
130.58
184.48
315.07
5:00
39.79
91.68
0.00
116.61
67.26
131.47
183.87
315.34
6:00
40.67
91.68
0.00
117.84
66.83
132.35
184.67
317.02
7:00
40.67
91.68
0.00
103.11
66.83
132.35
169.94
302.29
8:00
42.44
92.60
0.00
105.69
75.02
135.05
180.71
315.75
9:00
54.82
92.60
126.50
105.57
75.02
147.43
307.08
454.50
10:00
47.75
92.60
126.50
107.41
75.02
140.35
308.92
449.27
11:00
47.75
90.75
125.92
106.18
74.59
138.50
306.68
445.18
12:00
53.05
92.60
125.53
100.04
74.59
145.66
300.16
445.82
13:00
47.31
92.60
125.53
106.79
74.59
139.91
306.91
446.82
14:00
49.52
91.68
125.92
108.02
74.59
141.19
308.52
449.72
15:00
48.63
92.60
126.50
108.02
74.59
141.24
309.10
450.34
16:00
48.63
91.68
126.50
108.63
74.59
140.31
309.72
450.03
17:00
49.52
92.60
126.50
104.95
75.02
142.12
306.47
448.59
18:00
50.40
90.75
125.53
103.97
75.02
141.15
304.52
445.67
Máx.
88.42
99.09
140.98
117.84
75.45
185.66
333.84
519.49
Min.
38.91
88.90
0.00
100.04
66.83
129.66
169.94
302.29
Prom.
49.92
91.57
92.00
109.37
73.05
141.49
274.42
415.91
NORTE CENTRO TOTAL
El gasto horario para la zona norte, centro, y el total bombeado a la red de la
ciudad, se muestra en las tres últimas columnas del cuadro 4.3. Las tres últimas
filas indican los gastos máximo, mínimo y promedio para cada zona. El gasto
máximo total es de 519.49 l/s, el mínimo de 302.25 l/s, y el promedio 415.91 l/s,
resultando en un coeficiente de irregularidad horaria de 1.25 (519.49/415.91).
De esta forma se suministran 35,935 m3/día de agua (20 y 21 de febrero del 2001)
para la población de la zonas norte y centro de la ciudad. Esta cantidad incluye el
agua utilizada para el retrolavado de los bifiltros que se realiza por la noche,
cuando la demanda es mínima. Actualmente en la planta no se controla el agua
suministrada para el retrolavado, para este proceso se utilizan los mismos equipos
que realizan el suministro a la red de distribución. Como ya se dijo, el retrolavado
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-31
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
requiere de gran cantidad de agua y una presión especifica, de acuerdo a los
manuales de operación. Los filtros convencionales empacados con arena,
requieren para su lavado de una tasa de hasta 50 m 3/m2h, que equivale a 126 l/s.
En la gráfica 4.11 se visualizan los resultados del aforo, el gasto total para cada
zona de la ciudad, así como el gasto total que sale del tanque. Como se puede
apreciar, entre las 2:00 y 8:00 a m, el gasto total suministrado a la red es del
orden de 300 l/s, mientras en el resto del día el gasto aproximado es de 450 l/s.
En la gráfica 4.11 se visualiza el lapso de las 2:00 a 8:00 h, cuando el bombeo
para la zona centro es el mínimo gasto, del orden de 200 l/s, mientras el bombeo
para la zona norte, anda en un promedio de 141.49 l/s, permanece casi constante
durante el día. Un comportamiento así es característico para zonas donde existen
otros tanques de regulación entre el consumo y el suministro.
Gráfica 4.11. Variación del gasto alimentado a las zonas norte y centro.
4.4
GASTO DE LA PLANTA Y RÉGIMEN DE OPERACIÓN.
4.4.1 Análisis de los gastos aforados en los dos cárcamos de
bombeo.
Con el fin de verificar a que variación del gasto está sometida la planta, a
continuación se hace un análisis de los gastos aforados en cada una de las seis
tuberías de impulsión, en los dos cárcamos de bombeo. Los aforos en este lugar
se realizaron continuamente durante 24 horas, los días 19 y 20 de febrero 2001.
La localización del sitio y la instalación de los equipos se presenta en la foto 83,
anexo “4.10” (Tomo II), donde se puede observar también el modo de registro de
las mediciones continuas.
Los resultados de aforo del gasto y la presión para cada línea de impulsión se
presentan en el cuadro 4.4. Del cárcamo 1 el agua se dirige hacia los dos módulos
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-32
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
de la planta, mediante una línea de 14 pulg; el cárcamo 2 cuenta con dos líneas
de impulsión, una para cada módulo de la planta.
En las dos últimas columnas del cuadro 4.4 se presenta el gasto total del cárcamo
2 y el gasto total extraído de los dos cárcamos, respectivamente.
Las tres últimas filas del cuadro indican el gasto máximo, mínimo y promedio para
cada línea de impulsión; así como el gasto máximo horario, mínimo y promedio
correspondiente al cárcamo 1, cárcamo 2 y al total bombeado del río Bravo.
Cuadro 4.4. Aforo en las líneas de impulsión de los cárcamos de bombeo, realizado los días 19 y
20/02/2001.
HORA
Cárcamo 1
línea de 14 pulg
(mod.1 y mod.2)
GASTO
PRESIÓN
l/s
kg/cm2
Cárcamo 2
línea de 12 pulg
línea de 16 pulg
(mod.2-norte)
(mod.1-sur)
GASTO
PRESIÓN
GASTO
PRESIÓN
l/s
kg/cm2
l/s
kg/cm2
Total
Total
Car. 2
C1 + C2
GASTO
l/s
GASTO
l/s
16:00
227.79
0.56
91.03
0.62
130.85
0.62
221.88 449.67
17:00
227.13
0.56
91.98
0.62
120.52
0.62
212.50 439.63
18:00
137.92
0.49
91.03
0.62
122.08
0.62
213.11 351.04
19:40
137.92
0.49
91.41
0.62
122.08
0.62
213.49 351.42
20:00
227.13
0.49
91.03
0.63
125.22
0.63
216.24 443.38
21:00
227.13
0.56
91.03
0.63
128.35
0.63
219.38 446.51
22:00
228.78
0.56
91.03
0.63
130.22
0.63
221.25 450.03
23:00
228.78
0.56
91.03
0.62
130.85
0.00
221.88 450.66
0:00
138.25
0.56
91.03
0.62
137.11
0.63
228.14 366.39
1:00
59.25
0.42
60.69
0.63
173.74
0.63
234.42 293.67
2:00
59.25
0.42
58.79
0.63
173.74
0.63
232.53 291.78
3:00
59.25
0.42
56.89
0.63
173.74
0.63
230.63 289.88
4:00
57.61
0.42
56.89
0.62
174.68
0.63
231.57 289.17
5:00
57.61
0.42
56.89
0.62
174.68
0.63
231.57 289.17
6:00
57.61
0.42
55.95
0.62
173.74
0.62
229.68 287.29
7:00
248.53
0.49
56.89
0.62
167.48
0.62
224.37 472.90
8:00
248.53
0.56
91.03
0.60
136.80
0.62
227.83 476.36
9:00
247.54
0.56
91.03
0.60
136.17
0.62
227.20 474.74
10:00
246.88
0.56
60.69
0.60
135.23
0.62
195.92 442.80
11:00
239.64
0.56
90.65
0.62
135.23
0.62
225.88 465.52
12:00
241.94
0.56
90.84
0.62
135.23
0.62
226.07 468.02
13:00
245.24
0.56
91.03
0.62
135.23
0.62
226.26 471.50
14:00
245.24
0.56
91.03
0.62
137.42
0.62
228.45 473.69
15:00
245.24
0.56
91.03
0.62
136.48
0.62
227.51 472.75
Máx.
248.53
0.56
91.98
0.63
174.68
0.63
234.42 476.36
Min.
57.61
0.42
55.95
0.60
120.52
0.00
195.92 287.29
Prom.
180.84
0.51
80.04
0.62
143.62
0.60
223.66 404.50
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-33
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
El gasto máximo total bombeado del río es de 476.36 l/s, el mínimo es de 287.29
l/s y el promedio de 404.5 l/s, resultando en un coeficiente horario de 1.18
(476.36/404.5), de esta forma se suministraron 34,948.8 m 3/día (19 y 20 de
febrero del 2001). Comparando este gasto con el de los días 20 y 21 de febrero,
de 35,935 m3, se puede apreciar que el suministrado del río durante las 24 horas
los días 19 y 20 es menor con 986.3 m3.
Para visualizar los resultados del aforo en las líneas de impulsión y los dos
cárcamos de bombeo, a continuación se presentan dos gráficas que reflejan los
datos del cuadro 4.4.
En la gráfica 4.12 se presenta la variación del gasto horario en cada línea de
impulsión durante las 24 horas, a partir de las 16:00 h del día 19 hasta las 15:00 h
del día 20. Como se puede observar, el comportamiento del gasto en la línea de
14 pulg, proveniente del cárcamo 1, se ajusta a la variación de la demanda para la
zona centro y al total (gráfica 4.11).
El gasto que pasa por la línea de 12 pulg del cárcamo 2, el día 19, empieza con
un gasto de 91 l/s, el cual se mantiene sin cambios durante el día, para ser
reducido a 56 l/s a partir de las 0:00 h del día 20 y a las 7:00 h, otra ves vuelve a
su régimen inicial, conduciendo 91 l/s hasta el final del aforo.
La operación de la línea de 16 pulg está sometida a tres diferentes regímenes
durante las 24 horas de aforo: de 130, 174 y 135 l/s. El cambio de los gastos en
esta línea coincide con los cambios que se realizan en la línea anterior.
Gráfica 4.12. Gasto aforado en las líneas de impulsión.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-34
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Gráfica 4.13. Gasto de los cárcamos 1 y 2 y el total extraído.
La gráfica 4.13 muestra la variación del gasto horario en cada cárcamo de
bombeo, de acuerdo al cuadro 4.4 durante las 24 horas del día 19 y 20, así como
el gasto total extraído, obtenido al sumar los gastos correspondientes al cárcamo 1
y al cárcamo 2. En la gráfica 4.13 se observa que el comportamiento del gasto
extraído del cárcamo 1, es muy similar a la variación del gasto presentado en la
gráfica 4.10. La línea que representa la variación del gasto, del cárcamo 2, es casi
paralela al eje X, manteniendo un gasto casi constante, del orden de 144 l/s como
promedio en el período de aforo.
El comportamiento del gasto total es similar a la demanda bombeada del tanque a
la red de distribución (gráfica 4.11), indicando gastos mínimos de 300 l/s, en el
lapso de 2:00 a 6:00 a m, y los máximos de 468.7 l/s, como promedio en el lapso
de 7:00 a 15:00 h. De esta manera, el gasto total bombeado del río Bravo depende
de tres diferentes gastos de operación: de 445, 300 y 468.7 l/s, los cuales se
pueden distinguir claramente en la gráfica 4.13.
La gráfica 4.14 muestra el volumen suministrado en m 3 que integra el lapso de 24
horas, del 19 al 20 y el volumen integral alimentado a la red de distribución por
bombeo del tanque, durante las 24 horas del día 20 y 21.
Aunque entre los dos aforos, en los cárcamos y en el tanque, existe un
desplazamiento de 26 hr, la superposición de las dos curvas se ha elaborado con
fines ilustrativos para poder entender la manera de operación y el régimen de
bombeo establecido.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-35
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Gráfica 4.14. Volumen integral suministrado del río y alimentado a la red de distribución.
La gráfica 4.14 muestra que prácticamente el suministro cubre la demanda, como
lo indica el comportamiento de estas dos líneas, de este modo, el personal de
operación trata de compensar el déficit de regulación en el tanque, comentado
anteriormente.
4.4.2 Aforo con molinete en la salida de los dos pulsadores en la
planta.
Durante los días 19 y 20 se hizo aforo con molinete en la canaleta de recolección
del efluente de cada pulsador de la planta, durante 28 horas (de 16:00 a 20:00 hr).
Este aforo fue realizado simultáneamente con el aforo en los cárcamos de
bombeo.
La localización de los sitios y el procedimiento en el aforo con los molinetes se
presentan en las fotos 84 y 85, anexo “4.10” (Tomo II); donde se puede observar
también el modo de registro de las mediciones realizadas.
En el cuadro 4.5 se muestran los resultados del aforo del gasto para cada módulo;
así como el tirante de agua en cada canaleta. En la última columna se presenta el
gasto total que pasa por la planta, obtenido como suma de los gastos de cada
módulo.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-36
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Cuadro 4.5. Aforo en las canaletas de recolección de los pulsadores de la planta, efectuado del 19
al 20/02/2001.
No.
1
FECHA
2/19/01
SUR (módulo 1)
HORA
NORTE (módulo 2)
TIRANTE
(cm)
GASTO
(l/s)
HORA
TIRANTE
(cm)
GASTO
(l/s)
TOTAL
GASTO
(l/s)
17:00
30
189.227
16:45
37
244.343
433.57
2
19:00
30
173.399
19:45
32
184.823
358.222
3
21:35
30
184.084
21:30
38.5
253.807
437.89
4
22:00
30
182.44
22:08
39
257.12
439.56
23:08
31
187.753
23:00
38.5
250.258
438.011
0:00
28
167.202
0:08
33
194.051
361.253
7
1:08
28
163.861
1:00
23
101.006
264.867
8
2:00
28
163.62
2:08
25
117.726
281.346
9
3:00
28
160.113
3:08
24
108.572
268.685
10
4:08
28
156.325
4:00
24
108.016
264.341
11
5:00
28
161.597
5:08
24
126.067
287.665
12
6:08
33.5
225.756
6:00
32.5
186.919
412.675
13
7:00
33.5
241.242
7:08
33
229.319
470.562
14
8:08
33.5
232.373
8:00
37.5
240.343
472.716
15
9:40
33.5
219.685
9:45
37
251.352
471.038
16
10:00
33.5
212.534
10:08
37
227.148
439.681
17
11:06
33.5
196.619
11:05
37.5
264.93
461.549
18
12:08
33.5
195.046
12:00
38
268.689
463.734
19
13:00
33.5
198.675
13:08
38
270.364
469.038
20
14:08
33.5
203.633
14:00
38
267.352
470.985
21
15:15
33.5
203.333
15:10
38
265.503
468.836
22
16:08
33.5
188.413
16:00
33
211.274
399.686
23
17:25
33.5
170.251
17:15
33
211.599
381.850
24
18:08
33.5
216.047
18:00
35
252.611
468.658
25
20:00
33.5
208.592
20:08
36.5
267.08
475.672
26
20:38
33.5
196.218
20:30
36.5
267.431
463.649
270.364
101.006
216.45
475.672
264.341
408.682
5
6
2/20/01
Máx.
Min.
Prom.
241.242
156.325
192.232
El gasto horario tratado en el módulo 1 varía de 156.325 a 241.242 l/s, con un
promedio de 192.232 l/s; mientras para el módulo 2 este gasto varia de 101.006 a
270.364 l/s, con un promedio de 216.45 l/s. De esta manera, el gasto total que
pasa por la planta varía en el rango de 264.341 a 475.672 l/s, con un promedio de
408.682 l/s, durante el aforo del gasto de 28 horas de medición.
En la gráfica 4.15 se visualiza el gasto que pasa por el módulo 1 y 2, así como el
gasto en la planta, aforado de las 16:45 a las 20:38 h, del los días 19 al 20.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-37
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Como se puede apreciar, el flujo por el módulo 1 se mantiene casi constante: del
orden de 160 l/s hasta las 5:00 a m, para aumentar a más de 200 l/s durante el
resto del tiempo, mientras que el gasto por el módulo 2 cambia varias veces
durante este período.
El comportamiento del gasto total que pasa por la planta, se define en función del
flujo que pasa por el módulo 2 y como se puede ver en la gráfica 4.16, la línea
que representa la variación del gasto es similar a la del gasto por el módulo 2.
Gráfica 4.15. Variación del gasto por cada módulo de la planta, aforos 19 y 20/02/2001.
Como se puede apreciar, la distribución del gasto aforado favorece al módulo 2,
que procesa 2,093 m3 más que el 1, sin embargo, hay que tener en cuenta que el
módulo 1 cuenta con cinco filtros, mientras que el módulo 2 tiene cuatro y en este
caso, el mayor gasto se debería de conducir al modulo 1.
4.4.3 Análisis cruzado de la información disponible de los
aforos.
Con el fin de verificar la precisión de las mediciones, se hizo un análisis cruzado
del gasto aforado en las seis tuberías de impulsión, en los dos cárcamos de
bombeo y el gasto que pasa por los dos módulos de la planta. Los aforos en estos
dos lugares fueron realizados el 19 y 20de febrero del 2001 continuamente
durante 24 horas. En el cárcamo de bombeo las mediciones se realizaron por
pitometría, mientras que en los módulos de la planta se utilizaron molinetes.
La gráfica 4.16 muestra los resultados de este análisis. Esta gráfica fue elaborada
con base en la gráfica 4.15, a la cual se le superpuso el gasto extraído del río
Bravo, calculado en el cuadro 4.4 y presentado en la gráfica 4.13.
En la gráfica 4.16 se presenta la variación del gasto total extraído del río Bravo
(C1+ C2), el gasto que pasa por cada módulo (M1 y M2), y el gasto total que pasa
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-38
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
por la planta (M1+ M2). Los gastos totales están calculados con base a los datos
de los aforos continuos, de 24 y 28 horas, que se realizaron en los cárcamos de
bombeo y en los efluentes de los dos sedimentadores, el día 19 y 20.
Como se puede observar, el gasto total extraído, representado mediante la línea
C1+ C2, sigue la línea que representa el gasto total que pasa por la planta,
visualizado con la línea M1+ M2.
Existen pequeños desajustes entre las dos líneas, debido probablemente a
pérdidas en el sistema o a errores mínimos de medición, en todos los casos las
desviaciones son menores de 5%, lo que está dentro de los límites aceptables en
la práctica, por ello los resultados obtenidos se consideran confiables.
Gráfica 4.16. Comparación del gasto extraído del río bravo y aforado en la planta.
COMPARACION DE LOS GASTOS (l/s), 19 y 20 .02.01
500
400
300
200
100
Mod.1
4.5
Mod.2
M1+ M2
20:00
17:15
15:10
13:08
11:06
10:00
08:08
06:08
04:08
02:08
00:08
22:08
21:00
19:00
16:00
0
C1+ C2
EFECTO DE LA VARIACIÓN DEL FLUJO QUE PASA POR LA
PLANTA.
4.5.1 Variación de la tasa de filtración en los módulos.
Las variaciones del gasto que pasa por la planta, más significativas para el módulo
2, afectan los procesos, como el de sedimentación. Teniendo en cuenta que se
dispone sólo de un sedimentador por módulo, la unidad de sedimentación opera
con un flujo ascendente que varia en un rango muy amplio. El pulsador no esta
acondicionado de forma modular para que se pueda ajustar la operación del
mismo al gasto variable, y así mantener una velocidad constante del flujo
ascendente, que es esencial para este proceso.
Lo anterior se refiere también para los filtros, aunque para ellos se puede buscar
una manera más flexible de operación, para poder mantener un régimen de
funcionamiento que se ajuste a la irregularidad horaria, presentada en el
suministro del río ya que tenemos varios filtros por cada módulo.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-39
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
En la grafica 4.17 se presenta la variación de la tasa de filtración en cada módulo
de la planta, así como la tasa global, calculada con base al aforo efectuado en las
canaletas de salida de los pulsadores, los días 19 y 20.
Como se puede observar, la tasa de filtración del módulo 2 sufre mayores
variaciones, puesto que el mismo esta sometido a mayores variaciones de gasto; y
además, cuenta con cuatro filtros, con un área total de 36 m 2, mientras el módulo
1 tiene cinco filtros, con un área de 45 m 2, lo que permite un grado mayor de
amortización de estas variaciones.
Gráfica 4.17. Variación de la tasa de filtración en los dos módulos de la planta.
En el cuadro 4.6 se calculó la tasa de filtración -carga superficial hidráulica- para
cada módulo de la planta, en función de los gastos: mínimo y máximo horario,
aforados en la planta. Las tasas de filtración se calcularon con la siguiente
ecuación:
3.6Qi
,
A
Vi es la tasa de filtración en m3/m2h.
Qi es el gasto en l/s.
A es el área de filtración en m2
Vi 
Donde
Cuadro 4.6. Variación de la tasa de filtración en función del gasto que pasa por cada módulo de la
planta.
TASA DE FILTRACIÓN
(m3/m2h)
MÓDULOS
Q
Q
V
V
Q máximo
V máximo
mínimo promedio
mínimo promedio
MÓDULO 1 (SUR)
45
241.42
156.32
189.6
19.30
12.5
15.7
MÓDULO 2 (NORTE)
36
270.36
101.00
200.8
27.04
10.1
20.08
TOTAL
81
511.78
257.32
390.4
17.35
Nota: El gasto promedio para cada módulo se calculó con base en el cuadro 4.4, considerando los datos para las primeros
24 horas de aforo.
ÁREA FILTRANTE
POR MÓDULO (m2)
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
GASTO AFORADO (l/s)
4-40
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Los cálculos, en el cuadro 4.6, muestran que la tasa de filtración en el módulo 1
varia de 12.5 m3/m2/h a 19.3 m3/m2/h, correspondientes al gasto mínimo de 156.32
l/s y al máximo de 241.42 l/s. La tasa promedio de filtración es de 15.7 m 3/m2h,
correspondiente al gasto promedio de 189.6 l/s.
La tasa de filtración en el módulo 2 varia más drásticamente, de 10.1 m 3/m2/h a
27.04 m3/m2/h, correspondientes al gasto mínimo de 101 l/s y al gasto máximo de
270.36 l/s. La tasa promedio de filtración es de 20.08 m 3/m2h, correspondiente al
gasto promedio de 200.8 l/s. La tasa promedio para todos los filtros es de 17.35
m3/m2/h, equivalente a un gasto promedio de 390.4 l/s. El área de filtración es de
81 m2.
La tasa ordinaria para filtros convencionales varia de 8 a 12 m3/m2h, por lo general
estos filtros se diseñan con una tasa de 10 m 3/m2h, aceptando un margen
razonable de seguridad. Los filtros en la planta son del tipo biflujo y se diseñaron,
hace 30 años, para tratar un gasto de 120 l/s, con 4 filtros por cada módulo. El
área filtrante, que corresponde a cada módulo, es de 36 m 2 y la tasa de diseño
calculada es de 12 m3/m2 h {(120*3.6)/36}.
Como se puede apreciar, la tasa de operación es mayor que la de diseño,
además los filtros se han quedado sin el empaque de arena, debido a los
problemas de operación, deficiencias del retrolavado y falta de capacidad
hidráulica. Esto otra vez comprueba la complejidad de explotación de éste tipo de
filtro y la necesidad de su rehabilitación, operando como filtros convencionales.
La ventaja original de este tipo de filtros, consiste en duplicar la tasa de filtración
por m2 de área filtrante y se puede lograr solamente si se cumplen las condiciones
descritas en el punto 4.3.3.2, así como los requerimientos para el retrolavado de
los mismos, mencionados en el punto 4.3.3.3. Su correcto funcionamiento es
posible solamente si el material filtrante se mantiene homogéneo en toda la altura
del lecho y durante el período de explotación.
Si en el retrolavado del filtro se produjera un surtido hidráulico del material filtrante
y la arena fina se alojara en la parte superior del filtro, causaría el taponamiento de
la capa superior, anulándose su aporte en la retención de los sólidos en el agua.
En este caso, la mayor parte del flujo pasaría por la capa filtrante inferior, donde
se retienen los sólidos que corresponden a la capa superior; produciéndose así un
rápido atascamiento de esta capa del lecho.
La ventaja planteada, para este tipo de filtros, resulta contraproducente si el flujo
no se reparte equitativamente entre las dos capas filtrantes, puesto que se
sobrecarga solamente una parte del lecho filtrante, dejando la otra parte sin
aprovechar.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-41
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
La experiencia ha demostrado que los filtros del tipo biflujo son un buen intento
teórico, pero prácticamente son muy complicados de operar y no funcionan, por lo
que este sistema de filtración ha sido abandonado y desde hace muchos años no
se aplica en los esquemas reales de potabilización.
4.5.2 Conclusiones y recomendaciones.
El gasto que pasa por la planta es muy superior a su capacidad, originando
arrastre en los sedimentadores – pulsadores y ocasionando una tasa en los filtros
que sobrepasa las tasas ordinarias, comúnmente aceptadas en la práctica.
El gasto que pasa por la planta no se distribuye equitativamente al área de
filtración disponible en los módulos de la planta y la tasa de filtración esta
sometida a una amplia variación.
El gasto que pasa por la planta y su régimen, requieren de una capacidad de
filtración adicional, así como de una operación más flexible de sus módulos.
Para que se pueda operar con el gasto actual de 400 l/s, se requiere un área
filtrante adicional del orden de 80 m2. Prácticamente una ampliación de los
módulos de filtración, en la planta, no es posible, puesto que el predio es limitado.
En realidad, la única alternativa es rescatar la capacidad adicional mediante la
remodelación de uno de los pulsadores, que actualmente sirven como tanques de
paso, que ya se menciono en el punto 4.3.2.5.
Aun cuando se dispusiera del área de filtración, la operación de los filtros se tiene
que ajustar al régimen de bombeo del tanque de regulación, debido a su
capacidad actual también es un factor limitante. Para poder mantener el régimen
de bombeo a la red de distribución, se necesitan operar los filtros con un régimen
ajustado a la demanda (gráfica 4.11).
Para potabilizar el gasto de 400 l/s, que actualmente se suministra a la población y
al mismo tiempo limitarse al volumen de 900 m 3 del tanque de regulación, se
necesitan operar los filtros con dos diferentes regímenes, de 320 l/s durante 7
horas, de 2:00 a m a 8:00 a m y de 445 l/s el resto del tiempo, que implica
involucrar un área de 115 m2 de filtración durante 7 horas y de 160 m 2 el resto del
tiempo, es decir, se requiere el doble del área. Por ejemplo, si se dispusiera de 18
filtros en la planta, sólo 13 de ellos deberían operar durante 7 horas y el resto del
tiempo funcionarían todos.
En la gráfica 4.18 se visualiza el régimen de operación de los filtros, en función del
tiempo, de manera que el caudal integral se ajusta al gasto que se bombea del
tanque a la red de distribución, sin necesidad de una capacidad adicional de
almacenamiento. En este caso la capacidad requerida será la suma del máximo
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-42
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
déficit que se origina durante el día, el cual es de 31.95 m 3 y el máximo bruto
positivo de 547.83 m3, que se origina a las 2:00 am.
Para balancear el gasto producido de los filtros y la demanda del consumo,
siguiendo el mismo régimen de bombeo, como el realizado el día 20 y 21 de
febrero, será necesario un volumen de 589.78 m3 (547.83+31.95).
Actualmente se dispone de una capacidad de 900 m 3, dejando un margen del
orden de 300 m3, para retrolavado de los filtros y otras necesidades emergentes.
Gráfica 4.18. Balance del gasto suministrado a la red con el régimen flexible de operación de los
filtros.
Es evidente que el organismo operador siempre ha buscado alternativas para
solucionar la problemática en la planta y al mismo tiempo cubrir la creciente
demanda de la población, como cuando se construyo y equipo el cárcamo 2, así
como la instalación de sus líneas de conducción, seguido de la construcción del
filtro adicional del módulo 1 y el retiro posterior de la arena de los filtros.
Un estudio bien fundamentado hubiera ahorrado estos esfuerzos, el tiempo
requerido y los recursos invertidos en las “soluciones” aplicadas en la planta hasta
el momento. Un análisis de la situación y un estudio preliminar hubieran dado una
solución verdadera y real a la problemática de la planta y las necesidades
crecientes de cantidad y calidad del agua suministrada a la población.
4.6
EFICIENCIA GLOBAL DE LA PLANTA.
4.6.1 Resultados del muestreo realizado el 23/02/2001.
Por el estado en que se encuentran las unidades de la planta, se decidió evaluar
la eficiencia global de la misma, sin detallar la correspondiente a los diferentes
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-43
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
procesos que la conforman, siguiendo la metodología estipulada en la Norma
Oficial Mexicana, denominada: Procedimientos Sanitarios para el Muestreo de
Agua para Uso y Consumo Humano en Sistemas de Abastecimiento Públicos y
Privados, NOM 014-SSA-I-1993, publicada en el Diario Oficial de la Federación el
12/08/1994.
4.6.1.1
Puntos de muestreo y procedimiento.
Se tomaron muestras simples por duplicado en los siguientes lugares de la planta:
1. Río Bravo, Obra de toma 1 u original.- Para caracterizar el agua cruda
entrante. Por la cercanía de las dos obras de toma, se considera que esta
muestra es característica para ambas.
2. Tanque de almacenamiento.- La muestra fue tomada en la salida del
tanque, para la determinación solamente del cloro residual libre en el
momento de la toma.
3. Efluente de los filtros del módulo sur.
4. Efluente de los filtros del módulo norte.
Los sitios de donde fueron tomadas las muestras se presentan en el Anexo “4.8”
(Tomo II).
Se decidió tomar muestras de cada módulo por separado, puesto que el área
filtrante del módulo sur es mayor, en comparación con la del módulo norte. La
diferencia de 9 m2 es por la construcción de un filtro adicional en la batería sur; lo
que repercute significativamente en la calidad de agua producida, dando gran
diferencia entre las dos muestras.
Entre los dos módulos existen, también, otras diferencias, como la longitud y el
diámetro de las líneas de impulsión que alimentan los dos pulsadores, la
configuración y longitud de los sistemas de suministro de aire y agua de
retrolavado de los filtros, así como la conducción de agua filtrada al tanque de
almacenamiento. Generalmente, todo esto afecta la distribución del flujo, los
gradientes de velocidad que influyen la mezcla de los reactivos y la formación de
los flóculos, etc. Normalmente la contribución de estas diferencias tiene un menor
efecto sobre la calidad de agua producida por los dos módulos.
En los últimos dos lugares, las muestras se recolectaron de las cajas individuales
de agua filtrada (foto 86, anexo “4.10”, Tomo II), tomando alícuotas de cada caja,
de manera que fuera representativa para la batería completa de cada módulo
(fotos 87, 88 y 89, anexo “4.10”, Tomo II). Esta decisión se tomó en la misma
planta por las siguientes dos razones:

Por no encontrar un lugar factible para tomar sólo una muestra donde se
tiene la mezcla de los efluentes de todos los filtros del módulo.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-44
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.

14/11/2015
INFORME FINAL
El tanque de regulación es el único lugar donde se puede tomar una
muestra, pero esta opción fue descartada, puesto que la información
proporcionada del análisis de esta muestra será alterada, debido al tiempo
de residencia del agua en el tanque donde tiene lugar una sedimentación
posterior al tratamiento; este proceso debería de realizarse en la unidad
pulsador. Por la misma razón, en la salida del tanque fue determinada
solamente la concentración de cloro residual libre, dando un valor de 0.57
mg/l, lo que esta dentro del rango establecido por la NOM-127-SSA-I.
Nota aclaratoria: El procedimiento de muestreo difiere de lo indicado en los
términos de referencia, donde se requiere la toma de muestras compuestas con
frecuencia de 2 horas, durante un período de 48 horas. Lo que esta indicado en
los términos de referencia en cuestión se apega a la NMX-AA-003-1980,
denominada: “AGUAS RESIDUALES MUESTREO” publicada en el Diario Oficial
de la Federación del 25/03/1980 y como lo dice el mismo título, se refiere a aguas
residuales, que no corresponde a este caso.
4.6.1.2
Parámetros analizados en las muestras.
En cada una de las muestras fueron analizados un total de 78 parámetros físicoquímicos y bacteriológicos. Además fueron analizados los THM en sus cuatro
variedades: cloroformo (CHCl3), bromoformo (CHBrl3), diclorobromometáno
(CHBrCl2) y dibromo clorometano (CHBr2Cl); así como 19 variedades de
plaguicidas y 12 variedades de herbicidas. También se analizaron las grasas y
aceites, SAAM, DQO, DBO y los compuestos del nitrógeno en su forma orgánica y
mineral, en las tres muestras de agua.
Nota aclaratoria: En los términos de referencia se pide analizar parámetros como
Cretib, lodos espesados, porcentaje de sólidos, humedad de lodos y otros
representativos para la consistencia de los lodos, característicos para las plantas
de tratamiento de agua residual, que operen con lodos activados. Los parámetros
antes mencionados no son representativos y no se acostumbran a analizar en la
rama de potabilización, por lo que fueron excluidos de la lista de parámetros
solicitados en los términos de referencia.
En su lugar se incluyeron otros parámetros estipulados en la Norma Oficial
Mexicana para el consumo humano y uso doméstico, NOM-127-SSA-I-1994.
Modificación publicada en el Diario Oficial de la Federación del 20/11/2000. Los
parámetros como: níkel, cobre, bario y cadmio fueron encontrados en los
sedimentos de la presa Amistad (Estudio de toxicidad de CILA). Por la influencia
de la presa Amistad en la calidad del agua del río Bravo, de donde se alimenta la
planta, estos metales fueron analizados por el riesgo potencial que representan.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-45
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
En una de las muestras también fueron analizados los fosfatos (como PO 4),
puesto que en algunos puntos de la red de distribución, a veces se han detectado,
por parte del SIMAS, valores más elevados de estos compuestos. De este modo
se corroboro su contenido en el agua cruda del río y en el agua producida por la
planta, para poder esclarecer si la contaminación originada por los fosfatos
proviene del río y, en caso de ser así, verificar hasta que grado se reduce, al pasar
por las unidades de la planta. En caso contrario, adjudicar esta concentración a la
recontaminación por infiltraciones a la red de distribución.
4.6.1.3
Eficiencia de la planta, evaluada con base al muestreo realizado
durante este estudio.
En cada una de las tres muestras se analizaron un total de 78 parámetros, entre
ellos: THM en sus 4 formas, plaguicidas en sus 19 variedades y las herbicidas con
sus 12 variedades. Cabe recalcar, que de los tres últimos parámetros solamente
fue detectada una concentración ligera de 3.44 g/l de cloroformo, en la muestra
tomada del cárcamo de bombeo. En las dos muestras restantes no se detecta
presencia alguna de plaguicidas, ni herbicidas.
Los coliformes totales y fecales en las tres muestras de agua, exceden lo
establecido en la NOM-127-SSA-I-1994, marcando valores de 46 y 44 UFC/100 ml
de la muestra del módulo 1 y de 36 y 30 UFC/100 ml para el módulo 2 (material,
anexo “4.4”, Tomo II). En la muestra del agua cruda -agua del río Bravo- los
coliformes totales y fecales son de 32 y 30 UFC/100 ml, respectivamente. Aquí
claramente se demuestra que al pasar por el pulsador, el flujo arrastra la materia
acumulada en esta unidad y empeora la calidad del filtrado.
Nota: Las muestras se tomaron en las cajas de recolección de agua filtrada antes
de su desinfección, la cual se efectúa en el tanque de regulación. En la salida del
tanque, ese mismo día, se tomó la concentración del cloro residual libre, que fue
de 0.57 mg/l.
Un fenómeno semejante ocurre con otros parámetros, como la turbiedad, que
asciende de 3.68 UTN a 3.82 UTN, al pasar por el módulo 1 y a 4.2 UTN, al pasar
por el módulo 2, comprobando el efecto negativo de los pulsadores de la planta.
Lo mismo pasa con los sólidos totales (fijos y disueltos) y los sólidos disueltos
fijos, observando que el empeoramiento es más significativo al paso por el módulo
2, donde el flujo esta sujeto a mayores cambios y varía en un rango más amplio,
comparado con el módulo 1, como fue analizado en el punto 4.5 de este
documento. El calcio también sufre una ligera alza, ocasionando así el aumento de
la dureza total. Los sulfatos y el sodio también aumentan ligeramente su
concentración en el agua filtrada.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-46
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
La concentración del fierro en el agua cruda es de 0.216 mg/l (lo cual esta cerca
del límite de la NOM), se reduce a 0.176 mg/l en el agua que sale de los filtros de
ambos módulos, marcando así una disminución de 18.5 %. El contenido inicial de
zinc con 0.043 mg/l, se decae a 0.039 y 0.025 mg/l en el efluente del módulo 1 y 2,
respectivamente.
El contenido total de la materia orgánica, expresado mediante el DQO, con 32 mg/l
se reduce a 20 y a 16 mg/l al pasar por el módulo 1 y 2, respectivamente; y la
DBO con una concentración inicial de 4.4 mg/l, a 5.1 y 3.3 mg/l, respectivamente.
El nitrógeno amoniacal con una concentración inicial de 0.1 mg/l se reduce al 100
%, los nitritos presentes en el agua del río en una concentración de 0.02 mg/l se
reducen al 50%, quedando en el efluente de los filtros en 0.01 mg/l. Los nitratos no
sufren ningún cambio y quedan con una concentración de 0.5 mg/l al salir de cada
módulo y el nitrógeno orgánico se reduce a 0.1 mg/l solamente en el módulo 1,
quedando su concentración de 0.3 mg/l, en el efluente del módulo 2, igual a la
concentración del influente de la planta.
Los sólidos suspendidos totales se reducen de 11 mg/l a 5 mg/l y a 8 mg/l al pasar
por el módulo 1 y 2, respectivamente; la ligera reducción de los SST favorece en
mayor grado al módulo 1, donde el flujo es más constante y pasa con menor
velocidad. Como fue establecido en el análisis de los gastos de aforo en el punto
4.4. También se reduce el contenido de los sólidos volátiles -totales y
suspendidos-, al paso del agua por los dos módulos de la planta, donde la misma
tiene contacto con el aire en la superficie de los pulsadores y las canaletas de
recolección de agua.
Las sustancias activas de azul de metileno, SAAM, indican contenido de
detergentes en el agua, los análisis de las tres muestras marcan un valor inferior
del límite de la detección analítica de estas sustancias. En cada una de las
muestras tomadas fue analizado el contenido de las grasas y aceites, resultando
que su precipitación inicial de 1.4 mg/l se reduce a 0.3 y 0.25 mg/l al pasar el agua
por el módulo 1 y 2, respectivamente.
En conclusión se puede recalcar que la planta opera con gran deficiencia en la
remoción de los sólidos presentes en el influente, ocasionada por el estado actual
de las unidades, por el gasto de operación que varía en rangos muy amplios, y por
fallas en la operación de las unidades, descritas en capítulos anteriores.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-47
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
4.6.2 Eficiencia de la planta evaluada con base a resultados de
otros estudios.
4.6.2.1
Eficiencia de la planta, calculada
proporcionados por el SIMAS.
con
base
a
los
datos
En 31 de julio de 2000 por parte del SIMAS fueron analizados ocho parámetros
(pH, temperatura, SDT, conductividad eléctrica, turbiedad, dureza total, alcalinidad
total y cloro libre) en el agua tomada del río Bravo y en la salida de la planta
potabilizadora. Los análisis de estas muestras se presentan en el cuadro 4.7.
Cuadro 4.7. Eficiencia de la planta, calculada con base a los datos proporcionados por el SIMAS.
PARÁMETRO
Entrada
Salida
Eficiencia global
(%)
Cl2 –
libre
TURBIEDAD
(UTN)
SDT
0.01
0.71
2.76
1.61
735
752
41.7
-2.3
TEMPERATURA
ºC
26.5
25.3
pH
CE
7.6 1081
7.6 1074
0.6
ALCALINIDAD DUREZA
122
126
348
223
- 3.3
35.9
La eficiencia global de la planta es despreciable, prácticamente el agua cruda, en
este caso, no necesita de tratamiento, como se puede apreciar el efluente de la
planta cumple con la NOM-127-SSA-I para consumo humano. El problema se
tiene principalmente con la turbiedad, ya que se tienen registros con mediciones
arriba de la norma.
4.6.2.2
Eficiencia de la planta, evaluada por el Instituto Mexicano de
Tecnología del Agua, IMTA.
En el año 1998 fue realizada la evaluación del funcionamiento la planta de Ciudad
Acuña, descrito en el "Diagnóstico de 6 plantas potabilizadoras", con registro No
G-628.162 M33 (23881/882), IMTA.
En este estudio, la eficiencia global de la planta se evalúa con base a dos
muestras tomadas, en el período de lluvia y de sequía. También se valora la
eficacia de los procesos en el tren de tratamiento. En las muestras de agua cruda
y tratada, tomadas en las dos estaciones del año, se analizan 58parámetros, entre
los que se encuentran: THM con sus 4 compuestos, plaguicidas en sus 8
variedades y los hidrocarburos HCA”s con sus 12 diversidades.
Cabe recalcar, que los coliformes totales y fecales en las dos muestras tomadas
del río Bravo exceden lo establecido en la NOM, pero en las muestras tomadas a
la salida del tanque de regulación, al desinfectar el agua, su contenido se reduce a
0 en ambos casos.
La turbiedad de agua en el influente de la planta, con un valor de 10 UTN en la
época de lluvia (17/09/1998), aumenta a 12 UTN en el efluente de la planta. Lo
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-48
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
mismo pasa en la época de la sequía (6/07/1998), donde se tienen 4 UTN la
turbiedad aumenta a 5 UTN al pasar el agua por la planta. La concentración de
aluminio, en la época de lluvias, en el río, es de 0.2 mg/l, pero se reduce a 0.17
mg/l en el efluente de la planta. En la época de la sequía, este elemento en el río
tiene concentración de 0.15 mg/l y a la salida de la planta se reduce a 0.14 mg/l.
Los SDT permanecen casi sin cambio al pasar por el tratamiento, los sulfatos y los
cloruros aumentan su concentración en el efluente de la planta, la concentración
de sodio y la dureza total se reduce ligeramente, también los compuestos de
nitrógeno sufren una pequeña remoción, más significativa para el nitrógeno
amoniacal, el cual, en la época de lluvia, baja de 0.479 mg/l a 0.296 mg/l,
equivalente a 38 % de remoción y en la época de estiaje se reduce de 0.35 a 0.26
mg/l, con 25.7 %.
Con excepción de la turbiedad, que en el período de lluvia en el efluente de la
planta es de 12 UTN, el resto de los parámetros cumple con la NOM-127-SSA-I.
La eficiencia de los procesos evaluada en este estudio es muy pobre, las
irregularidades en la planta a veces aportan el aumento de la turbiedad y
empeoran la calidad de agua cruda extraída del río, según los análisis efectuados.
4.6.3 Cumplimiento de la NOM-127-SSA-I.
4.6.3.1
Cumplimiento de la NOM-127-SSA-I en la salida de la planta.
A pesar del pobre desempeño de la planta, la cual tiene a veces un efecto adverso
sobre la calidad de agua, como fue comprobado mediante los análisis anteriores,
la calidad de agua suministrada a la población, por lo general cumple con la NOM127-SSA-I.
Todos los parámetros analizados el 23 de febrero del 2001 están dentro de los
límites establecidos por la norma, como se puede apreciar en los datos
presentados en el anexo “4.4” (Tomo II). Estos análisis se hicieron para verificar
la veracidad de las otras fuentes de información, entre las cuales la más
representativa es la del SIMAS.
Cada semana, el organismo operador realiza análisis físico-químicos de agua en
la salida de la planta (estación RBR) y en otros sitios de la red de abastecimiento
de Acuña, descritos a continuación:
1.
2.
3.
4.
MAE = Colonia Maestros Federales. Humberto Gómez Martínez No 145.
Nota: Este sitio empezó a monitorearse en 1998 y es representativo para la calidad del agua del río
Bravo, puesto que en este punto solamente se está desinfectando el agua sin otro tipo de tratamiento
que pueda alterar su composición físico-química.
CEN = Centro de la ciudad, Hidalgo y 5 de Mayo, agua de la planta potabilizadora río Bravo.
REV = Colonia Revolución, Francisco Mújica 457.
MLI = Colonia Municipio Libre, Tlaltelolco 1805, agua del río Bravo, toma del tanque Amistad.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-49
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
5.
6.
7.
8.
9.
14/11/2015
INFORME FINAL
STE = Colonia Santa Teresa, río Bravo 701.
VHE = Colonia Vista Hermosa, Santos Degollado 460, del tanque Lázaro Cárdenas.
MOR = Colonia Morelos, Ma. Consuelo Gómez 261.
SMA = Colonia Santa Martha, Néstor López suministro de la planta potabilizadora río Bravo.
RBR = Río Bravo, Toma de Captación después de la planta potabilizadora río Bravo.
(Anexo “4.2”. Ubicación de las estaciones de monitoreo del SIMAS en Ciudad Acuña).
Los registros de los años 1997, 1998, 1999 y 2000 contienen datos de ocho
parámetros como el pH, temperatura, SDT, conductividad eléctrica (CE),
turbiedad, dureza total, alcalinidad total y Cl2 libre, para los nueve sitios de la red
de distribución anteriormente descritos.
En los años anteriores (1995 y 1996) sé monitorearon 18 parámetros, en cada uno
de los nueve sitios de la red (CEN, MLI, VHE, STE, SMA, RBR, TIL- Col. Tierra y
Libertad, LAZ-Col. Lázaro Cárdenas y PER-Col. Periodista), excluyendo la
estación MAE la cual se empieza a monitorear a partir del año 1998. Además de
los ocho parámetros mencionados, sé monitorearon los cloruros, sulfatos, fosfatos
(PO4), fierro, cobre, cromo, fluoruros, cloro total, nitratos (NO3), nitrógeno
amoniacal (N), entre otros.
La calidad físico – química y bacteriológica del agua, en la salida de la planta, se
puede representar mediante los datos de la estación de monitoreo denominada
RBR, ubicada inmediatamente en la salida de la planta potabilizadora. La toma de
la muestra se hace de una llave instalada en una de las tuberías de impulsión
hacia la red de distribución. Prácticamente, esta muestra representa la calidad del
agua suministrada a la población. Para este punto de monitoreo se dispone con
antecedentes de la calidad durante un largo período, desde 1995 hasta la fecha, la
calidad del agua en este sitio sé monitoréa semanalmente.
De todos los parámetros monitoreados en este punto (desde 1995 hasta la fecha)
solamente la turbiedad excede, a veces, el límite establecido en la norma, por lo
que este fue seleccionado como parámetro de control de la calidad del agua
producida por la planta. Los datos se señalan en forma gráfica, considerando que
es la manera más rápida para orientar al interesado. Para los detalles se puede
consultar El Registro de la Calidad del Agua del SIMAS.
La gráfica 4.19 presenta los valores máximos de la turbiedad del agua para cada
mes durante los años 1997 y 1998, monitoreados en la estación RBR, localizada
inmediatamente después de la planta potabilizadora río Bravo.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-50
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Gráfica 4.19. Turbiedad máxima mensual monitoreada en la salida de la planta en 1997 y 1998.
TURBIEDAD MAXIMA MENSUAL (UTN)
20
15
10
5
0
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
1997
Julio
Ago
Sep
Oct
Nov.
1998
Como se puede observar, en el año 1997 la turbiedad máxima monitoreada en el
mes de mayo excede el valor límite establecido en la norma. Sin embargo, aquí
faltan datos para los meses anteriores (marzo, abril de 1997) que pertenecen a un
período crítico del año, como se puede deducir al observar los valores elevados,
para este mismo período, en el año 1998. Los máximos valores en todos los
meses de 1998, excepto durante el período junio – agosto, también están fuera de
lo indicado en la NOM.
La gráfica 4.20 se elaboró con base a los registros de la calidad del agua
proporcionados por el SIMAS, muestra la evolución de la turbiedad del agua
durante los años 1997 y 1998, en la estación RBR.
Gráfica 4.20. Turbiedad del agua producida en la planta en los años 1997 y 1998.
Los datos para la turbiedad, monitoreada semanalmente en los años 1997 y 1998,
fueron procesados con herramientas estadísticas, obteniéndose lo siguiente: de
las 24 muestras tomadas durante 1997 sólo la del 10/05/1997, con valor de 6.99
UTN, no cumple con la NOM, lo que representa un 4% del total. Durante 1998 se
tomaron 38 muestras, de las cuales 13 están fuera del límite establecido por la
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-51
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
NOM, lo que representa un 34.2% del total. La máxima turbiedad registrada en
este período corresponde al día 21/02/1998, con un valor de 17 UTN.
La gráfica 4.21 se elaboró con base a los registros de la calidad de agua
proporcionados por el SIMAS, muestra la evolución de la turbiedad del agua
durante los años 1999 y 2000, en la estación RBR.
Gráfica 4.21. Turbiedad de agua producida en la planta en los años 1999 y 2000.
La turbiedad monitoreada en 1999, varia de 1.02 UTN a 25.33 UTN, con valor
promedio en el año de 5.17 UTN. En el período del 22/01/1999 al 31/03/1999 la
turbiedad del agua sobrepasa el valor establecido en la NOM-127-SSA-I,
alcanzando 25.33 UTN, monitoreado el día 19/02/1999. En el resto de este año la
turbiedad se mantiene en los límites de la norma. De las 44 muestras tomadas en
este año, la turbiedad en 32 de ellas cumple con la normatividad, lo que
representa un total de 72.7%. Las 12 muestras restantes, equivalente a 27.3%,
sobrepasan el límite de 5 UTN establecido en la NOM, en 3 muestras, -6.8%-, la
turbiedad sobrepasa 20 UTN.
En el año 2000 se tomaron un total de 43 muestras, donde la turbiedad varía de
1.11 UTN a 4.29 UTN, con un promedio de 2.31 UTN. Como se puede observar en
la gráfica 4.21, la turbiedad del agua durante el año 2000 está abajo del límite de 5
UTN establecido en la norma. En este mismo año, el parámetro que presenta
valores más altos de los que establece la norma, es el potencial de hidrógeno pH,
el cual se limita al rango comprendido de 6.5 a 8.5 por la NOM-127-SSAI.
A continuación, en la gráfica 4.22, se ven las variaciones de este parámetro
durante el año, según el registro de monitoreo del 2000, facilitado por el SIMAS.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-52
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Gráfica 4.22. Potencial de hidrógeno del agua producida en la planta en 2000. Influencia del pH
monitoreado en la estación MAE
Los valores elevados de pH>9.0 se presentan en el período del 12/06/2000 al
29/09/2000, indicando el máximo de 9.8 el día 11/08/2000. Al sobreponer la
evolución del pH del año 2000, monitoreado por el personal del SIMAS en la
estación de monitoreo MAE se observa que los valores elevados del pH vienen
arrastrados desde la estación MAE, a unos 5 km aguas arriba de la planta
potabilizadora, probablemente de alguna descarga alcalina en este tramo. En
estos casos se procede a monitorear la corriente del río, aguas arriba de la
estación MAE, para localizar la descarga que provoca este fenómeno.
En conclusión, la calidad del agua en el efluente de la planta cumple con los
parámetros físico-químicos establecidos en la NOM-127-SSA-I, excepto con la
turbiedad, que en algunos períodos de los años 1997, 1998 y 1999 presenta
valores mayores de 5 UTN. Durante el año 2000 este parámetro queda dentro del
límite establecido en la norma. En el período junio-octubre del año 2000, el pH
presenta valores que sobrepasan el límite superior de 8.5 establecido en la NOM127-SSA-I, para el consumo humano.
El cuadro 4.8 presenta un resumen de los valores máximos, mínimos y promedios
de algunos parámetros, durante los últimos tres años, monitoreados
sistemáticamente por el personal del SIMAS en la salida de la planta.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-53
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Cuadro 4.8. Resumen para la calidad de agua en los años 1998, 1999 y 2000, en la salida de la
planta.
AÑO
1998
1999
2000
VALOR
PH
TEMP.
ºC
Máx.
8.14
30.00 550.00
1080.00
17.00
2.25
STD
CONDUCTIVIDAD TURBIEDAD Dureza Total
Alcalinidad
Cl2 Libre
Total
Min.
6.90
14.00 300.00
600.00
1.18
0.73
Prom.
7.48
22.99 471.56
850.00
4.88
1.51
Máx.
7.97
660.00
1320.00
25.33
404.00
196.00
2.07
Min.
7.20
280.00
560.00
1.02
204.00
94.00
0.44
Prom.
7.59
438.88
877.77
5.17
326.36
143.72
1.40
Máx.
9.80
1562.00
4.29
400.00
179.00
2.20
Min.
7.02
440.00
1.11
126.00
90.00
0.65
Prom.
8.08
1009.55
2.31
311.07
135.33
1.23
En el cuadro 4.8 se puede apreciar la excedencia de la turbiedad en los años 1998
y 1999, así como el valor máximo del pH monitoreado en el año 2000. Los valores
máximos de la dureza están por abajo de 500 mg/l, establecido como límite
máximo en la norma.
La calidad bacteriológica del agua, en la red de distribución y en la salida de la
planta, se controla, por el SIMAS, mediante el monitoreo de coliformes totales,
coliformes fecales y cloro libre, que se analizan semanalmente en varios puntos de
la red y en la estación RBR. Los registros desde 1995 hasta el 2000,
proporcionados por el SIMAS, muestran que estos parámetros, que son
indicadores para la calidad bacteriológica del agua, están dentro de los límites que
establece la norma, cumpliendo con la concentración requerida de cloro residual
libre, en el agua suministrada a la población.
A continuación, en la gráfico 4.23, se presenta la concentración de cloro residual
libre, monitoreado en la salida de la planta, estación RBR, en los años de 1998 al
2000. La NOM-127-SSA-I limita su concentración de 0.5 mg/l como mínimo a 2
mg/l como máximo, en el agua para consumo humano. La gráfica 4.23 está
elaborada con los registros de los datos de la calidad del agua proporcionados por
el SIMAS.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-54
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Gráfico 4.23. Concentración de cloro residual libre, monitoreado en la salida de la planta.
4.6.3.2
Cumplimiento de la NOM-127-SSA-I en la red de distribución.
Cabe anotar que al analizar los registros del SIMAS de 1995 y 1996, se observa
que algunos parámetros, como cloruros, sulfatos, fosfatos expresados como PO 4 y
fierro, exceden la NOM-127-SSA-I, en determinados períodos del año, los
parámetros restantes están dentro de los límites permisibles de la norma. Los
sitios de la red que presentan excedencias, el parámetro que sobrepasa la NOM127-SSA-I, el período del año en el cual se detectan las excedencias y el valor
máximo analizado se presentan en el cuadro 4.9.
Cuadro 4.9. Resumen de los parámetros que exceden la norma y sitios donde se detectan.
SITIOS MONITOREADOS EN
LA RED DE DISTRIBUCIÓN
PARÁMETROS
CEN, TIL, PER
Cloruros, Cl-
CEN, TIL, LAZ, VHI, MLI
Sulfatos, SO4=
CEN, TIL, PER, LAZ, VHI, MLI, SMA
Fosfatos, PO4=
CEN, TIL, VHI, MLI, SMA
Fiero, Fe
PERÍODOS DE
EXCEDENCIA
Octubre de 1995
Octubre y noviembre
(1995), enero (1996)
Oct, nov., dic., (1995) y
ene., feb., (1996)
Dic., (1995)
VALOR MÁXIMO
ANALIZADO EN EL
PERÍODO
284 mg/l
536 mg/l
0.29 mg/l
1.3 mg/l
NOM-127SSAI
250 mg/l
400 mg/l
(0.1) no
establece
0.3 mg/l
En 1997 y años posteriores, los parámetros que sé monitorean se reducen de 18 a
8, excluyendo precisamente los que marcaban algunas excedencias. En tales
ocasiones, si se tiene que reducir el número de los parámetros que sé monitorean,
se deben de excluir los parámetros que no son problemáticos, para dar
seguimiento a los que se acercan o sobrepasan el límite máximo permisible de la
NOM. De tal manera se puede rastrear la(s) causa(s) de la contaminación,
determinar su procedencia y tomar medidas correctivas para su eliminación.
Los parámetros que sobrepasan la norma y/o cuya concentración se acerca al
límite establecido, representan un riesgo potencial y se deben de establecer como
parámetros de control de la calidad de agua. En los registros, desde 1997 hasta el
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-55
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
2000, se consideran ocho parámetros, monitoreados en 9 diferentes sitios de la
red de distribución y solamente la turbiedad, en ocasiones, sobrepasa el límite de
la norma en algunos sitios de la red de distribución.
4.7
RESUMEN DE LA EVALUACIÓN DE LA PLANTA EN CIUDAD
ACUÑA.
La planta potabilizadora no cumple con el objetivo de proporcionar agua potable
que satisfaga todos los parámetros determinados en la Norma NOM-127-SSA-l,
especialmente el de turbiedad.
Entre las principales causas, para el deficiente funcionamiento de la planta, se
consideran las siguientes:



Aún y cuando los análisis anteriores y el que se hizo para este estudio,
demuestran que el tren actual de tratamiento, no es la solución más
adecuada para tratar el agua, debido a las características que presenta el
río Bravo, donde la turbiedad del agua cruda no es muy alta y se puede
aplicar sólo filtración directa en su tratamiento, debido a la falta de datos
con periodos de análisis más cortos y las experiencias vividas, en esa
misma planta, cuando se presentan turbiedades altas, tanto la CEAS de
Saltillo como la CNA, recomiendan que se conserve el sedimentador y se
programen monitoreos durante los próximos 5 años, para que se decida el
tipo de tratamiento.
Cuando se haga el cambio de tratamiento, en caso de que se presente alta
turbiedad durante períodos cortos del año, los filtros se van a retrolavar con
mayor frecuencia; y en el caso de turbiedad excesiva, se puede acudir a la
dosificación de un polímero - ayudante de filtración, con el fin de mantener
la calidad del agua producida en los límites establecidas por la NOM-127SSA-I.
Para obtener el efecto deseado y poder cubrir los requisitos de la NOM127-SSA-I se recomienda remodelar los filtros, de forma que funcionen en
forma convencional, automatizando el proceso de retrolavado, con lo que
se facilitaría su operación y se reduciría significativamente el gasto de agua
filtrada, utilizada para el retrolavado de los filtros.
Una vez que se tengan monitoreos más confiables y que demuestren que la
turbiedad tiene valores inferiores a la norma, durante períodos prolongados, no
deben pasarse por alto las bondades de la remodelación del tren de tratamiento,
ya que permite una rápida y eficaz eliminación de los contaminantes del agua,
resultando más adecuado desde el punto de vista técnico-económico y operativo,
teniendo en cuenta la complejidad de condiciones que se exhiben en el conjunto:
costo inicial de inversión, gastos de operación y mantenimiento, disponibilidad de
personal calificado para operar la planta con bifiltros, etc.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-56
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
4.8
14/11/2015
INFORME FINAL
LEVANTAMIENTO FÍSICO DE LAS UNIDADES DE LA
PLANTA.
4.8.1 Dimensiones de las principales unidades de la planta.
Para sostener la factibilidad de las alternativas de optimización de la planta,
propuestas en el punto anterior, se hizo una evaluación de la capacidad de las
unidades principales, con base al levantamiento físico de los componentes de la
planta, delimitando un perímetro que va desde los cárcamos de bombeo hasta el
edificio administrativo, excluyendo solo a éste último del levantamiento. Se
levantaron los detalles de las unidades, incluyendo vertedores, canaletas, etc.
En el cuadro 4.10 se muestran las dimensiones de las unidades de la planta,
obtenidos del levantamiento físico de las mismas, realizado al final del mes de
febrero del 2001.
Cuadro 4.10. Dimensiones de las unidades de la planta.
UNIDAD
PULSADOR
FILTROS
TANQUE
No de unidades ANCHO
en la planta
(m)
1
9
1
15.5 *
3.0
15.5
LARGO
(m)
ALTO
(m)
3.0
21.0
3.42
2.4
3.3
ÁREA SUPERFICIAL** ÁREA SUPERFICIAL
(m2)
TOTAL (m2)
175
9
900***
350
81
431
TOTAL
Notas:
* Unidad circular, se indica el diámetro exterior.
** Área útil de unidad (calculada con las dimensiones interiores, restando el espesor de los paredes), y para el Pulsador
restando también el área de la torre de pulsación con su diámetro de 2.5 m.
*** Volumen del tanque de regulación.
4.8.2 Evaluación de la capacidad de las unidades principales.
A continuación se evalúa la capacidad de las principales unidades, considerando
lo expuesto en el apartado 4.7 del presente documento, donde se describen las
opciones para rehabilitar la planta y ampliar su capacidad.
4.8.2.1
Resumen de las alternativas de optimización de la planta.
En el contexto del apartado 4.5 resaltan tres alternativas que merecen ser
analizadas, considerando los comentarios de instancias como la CEAS de Saltillo
y la CNA.
La alternativas que se plantean están en función a lo acordado en la reunión de
presentación, celebrada el 24 de mayo de 2001 en Piedras Negras, Coahuila, con
personal de las dependencias de la COCEF, CEAS, CNA, CILA y SIMAS de
Ciudad Acuña, con un tratamiento apropiado a las condiciones de agua cruda que
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-57
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
se presentan en Ciudad Acuña. La principal preocupación fue que en el futuro se
pudiera presentar agua con alta turbiedad.
Posteriormente la CEAS, mediante oficio, sugiere por seguridad y debido a la
variabilidad de la turbiedad del agua en el río, para la ampliación de la planta, el
esquema convencional para la potabilizadora o en su defecto su rehabilitación,
mantener el mismo tren de tratamiento actual, solamente que con filtros
descendentes. Además, el análisis hidráulico del sistema de distribución tributaria
a la planta, con su infraestructura de captación existente, indica; que la misma
tiene capacidad de distribuir 500 l/s en su estado actual, sin cambios mayores de
infraestructura de bombeo desde el río Bravo.
Derivado de estas sugerencias se proponen tres alternativas, la primera de ellas
es la rehabilitación de la planta con el mismo tren de tratamiento, acondicionado
los bifiltros como filtros descendentes y las otras dos; corresponden a la
potabilización de 500 o 300 l/s, bajo un tratamiento de tipo convencional, es decir,
que incluya los procesos de adición y mezcla de los reactivos, floculación,
sedimentación y filtración. El área requerida, los trabajos y los costos se estiman
en los aparatados siguientes. Estas alternativas se analizan como a, b y c.
a. Rehabilitar todos los filtros existentes para acondicionarlos a flujo
descendente y poner en operación los pulsadores, bajo el mismo esquema
de funcionamiento actual, para obtener un gasto de 225 l/s.
b. Rehabilitar la planta para obtener una ampliación de 275 l/s y llegar a un
total de 500 l/s, cambiando los filtros a un sistema descendente y
modificando los pulsadores a sedimentadores, con celdas laminares.
c. Rehabilitar la planta para obtener una ampliación de 75 l/s para un total de
300 l/s, bajo el mismo sistema de la alternativa b.
En todas ellas se plantea el cambio de los filtros existentes, puesto que el
funcionamiento a corrientes inversas origina una hidráulica muy complicada en la
unidad, requiriéndose de una precisión muy estricta en el retrolavado del lecho
filtrante, como se describe en el punto 4.3.3.
Este sistema de funcionamiento sólo es posible como consecuencia de la
homogeneidad del lecho filtrante en toda su altura. En caso contrario, si la arena
fina se concentra en la parte superior, el atascamiento sería muy rápido en la
superficie y prácticamente la totalidad del caudal pasaría de abajo hacia arriba,
originándose una rápida perforación de la capa filtrante inferior, de este modo
resultaría muy utópica la ventaja inicial de este tipo de filtros, que es duplicar la
tasa de filtración por cada m2 de área filtrante. A todas estas limitantes de
funcionamiento original, detalladas en el punto 4.3.3.2, se tienen que sumar la
excesiva cantidad de agua requerida para efectuar un lavado efectivo del lecho
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-58
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
filtrante, punto 4.3.3.3 y también la complicada operación de un filtro funcionando
a biflujo.
4.8.2.2
Factibilidad de modificar la planta existente.
En el cuadro 4.11 se hace una relación de los principales componentes en la
planta actual y las alternativas propuestas para su optimización, en el punto
4.8.2.1. Los gastos en el cuadro 4.11, se obtuvieron con base al área de las
unidades existentes, aceptando una tasa de filtración de 10 m 3/m2h para todas las
unidades, según la ecuación:
Qi 
10 Ai
,
3 .6
Donde:
10 es la tasa de filtración aceptada (en m3/m2h),
Qi es el gasto (en l/s)
Ai es el área de filtración (en m2)
Cuadro 4.11. Áreas de las unidades existentes y el gasto que se puede producir.
UNIDADES
EXISTENTES
FILTROS
módulo 1
PULSADOR
módulo 1
FILTROS
módulo 2
PULSADOR
módulo 2
TOTAL
No. de
ÁREA
unidades TOTAL (m2)
ALTERNATIVA
A
MÓDULOS
GASTO (l/s)
4
36
FILTROS mod. 1
125
1
175
5
45
1
175
0
431
225
0
FILTROS mod. 2
100
Nota: La tasa de filtración utilizada, en este caso de 10 m3/m2h, equivalente a 240 m3/m2d está dentro del rango (de 120
m3/m2d a 360 m3/m2d) recomendado en el Anexo “4.9”, proporcionado por la Comisión Nacional de Agua, CNA, Gerencia
de Potabilización y Tratamiento.
Como se puede apreciar para la alternativa a se contempla solamente la
rehabilitación de la planta, respetando la distribución de los módulos de filtración y
solamente cambiando a filtración descendente, con un gasto total de 225 l/s. En el
caso de la alternativa b, se requiere de los filtros existentes y 11 filtros más de la
misma capacidad, en este caso sería necesaria la construcción de dos módulos
más de tratamiento con capacidad para alojar los 11 filtros, por ultimo para la
alternativa c se necesitan de los filtros actuales más 3 de la misma capacidad,
estos filtros se pueden construir del lado sur del modulo 1, frente al almacén. Las
áreas requeridas para las alternativas b y c se presentan en el cuadro 4.12.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-59
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Cuadro 4.12. Área requerida para las unidades en la planta, alternativas B y C.
PROCESO
CRITERIO UTILIZADO
PARA EL CÁLCULO
TIEMPO DE RETENCIÓN-30
minutos y altura de 4 m para
Floculación
segur el flujo por gravedad
ÁREA
ÁREA
ÁREA
ÁREA
SUPERFICIAL
SUPERFICIAL SUPERFICIAL
SUPERFICIAL
REQUERIDA PARA DISPONIBLE ADICIONAL PARA ADICIONAL PARA
500 l/s (m2)
(m2)
275 l/s (m2), Alt. D 75 l/s (m2), Alt. E
225
0
225
75
Sedimentación
TASA SUPERFICIAL-5
m3/m2h
350 *
350
0
0
Filtración
TASA DE FILTRACIÓN –10
m3/m2h
180
81
99
25
755
431
324
100
TOTAL
Notas:* Área disponible de las dos unidades Pulsador.
El área indicada en el cuadro 4.12 sólo contempla el área requerida útil para el
proceso, sin estimar el área adicional para las interconexiones y el área de
operación y control de las unidades.
En estas alternativas se considera y evalúa el área necesaria para la construcción
de las estructuras de floculación, sedimentación y filtración, tomando en cuenta la
recomendación de las CEAS de Saltillo y la Comisión Nacional del Agua.
La alternativa b admite un total de 6 combinaciones del gasto, de 100, 125, 225,
350, 375, y 500 l/s, mientras que con la alternativa c se obtienen solo 3
combinaciones, de 100, 125 y 300 l/s, lo que limita las opciones de flexibilizar la
operación de la planta, su ajuste al sistema integral de distribución y la capacidad
de los tanques de regulación. Aun cuando se cuenta con estas combinaciones no
es recomendable que operen de esa forma las plantas, ya que lo mejor es que
trabajen a caudal constante.
Como se menciono en el párrafo anterior, en la planeación se establece un caudal
constante en la potabilizadora como gasto medio, tomando en cuenta que las
diferencias se absorban directamente en los tanques de regulación que son
considerados a 24 horas, lo que implica un bombeo a tanques y gravedad a red,
eliminando el bombeo a red con excedencias a tanques.
El análisis de alternativas se presenta en el apartado 4.9 y la propuesta definitiva
para el Sistema Integral se ve en el capítulo 5, evaluando no sólo las alternativas
para la rehabilitación y ampliación de la planta, sino también la compatibilidad
de cada alternativa con la capacidad del sistema de distribución y los tanques de
regulación, así como la localización y distribución de la demanda futura en
la cuidad.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-60
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Área requerida.
Como se muestra en el cuadro 4.12, para complementar el gasto de 275 l/s, se
requieren de 324 m2 de área, sin incluir el área para las tuberías, interconexiones,
accesorios, canaletas, etc., la cual se estima del orden de 23.5%, es decir,
alrededor de 76 m2 adicionales, para un total de 400 m2, área mínima que se
requiere para poder producir un gasto adicional de 275 l/s en la planta. De la
misma manera, para producir solamente 75 l/s solo se necesita un área de 100
m2, más la requerida para las tuberías y accesorios, que en este caso se
considera de aproximadamente 15, para un total de 90 m 2.
El área actual de la planta es sumamente reducida, existe un espacio útil entre los
dos pulsadores, donde se localiza la nave del panel de control electromecánico y
el taller. Esta área es de alrededor de 200-250 m2 y es conveniente que sea
utilizada para localizar los floculadores. Otra área de alrededor de 100 m 2 es la
que está entre él modulo 2 y el tanque de regulación; también existe un área al
norte del modulo 2, que es el acceso para suministrar los cilindros de cloro y para
la estación de bombeo en la obra de toma. Prácticamente existen varias áreas
dispersas, dentro del mismo predio, donde se pueden ubicar parte de las nuevas
estructuras, pero no existe un área suficiente para alojarlas todas las de la
alternativa b, por lo que se considera la adquisición de un nuevo predio aledaño al
existente. El área pretendida es de aproximadamente 400 m 2, más el área que
actualmente ocupan el nuevo edificio de oficinas. En el caso de la alternativa c, no
será necesaria la compra de terreno, pero si emplear parte del espacio que utilizan
las nuevas oficinas.
Bajo estas circunstancias es recomendable elaborar un anteproyecto de la
alternativa que resulte más adecuada, después de analizarse en conjunto con el
resto de las instalaciones, en él se deberá considerar el arreglo general de los
módulos adicionales, las interconexiones, la alimentación a las unidades, etc. para
poder seleccionar el esquema más funcional y que permita el acceso y la
operación adecuada a la planta. La elaboración del proyecto ejecutivo
proporcionará los detalles necesarios para la rehabilitación de la planta y la
construcción de las nuevas unidades de ampliación, al momento de elaborar el
dicho proyecto se deben evaluar las condiciones de la obras civil, realizando
pruebas de corazones al concreto, para conocer su resistencia y revisar el estado
del acero de refuerzo para garantizar la estabilizad de las mismas.
4.9
ESTIMACIÓN DEL COSTO PARA LA REHABILITACIÓN DE
LA PLANTA.
Como parte de este tema, primeramente se analiza la propuesta realizada en el
estudio de Oferta Técnica y Comercial para los Trabajos de Rehabilitación y
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-61
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Ampliación de Planta Potabilizadora, elaborada por la empresa Degrémont en el
año de 1994 para la CNA. Posteriormente se desarrollan otras alternativas
adicionales, con consideraciones distintas a las planteadas en el estudio de
Degrémont.
4.9.1 Oferta Técnica y Comercial para
rehabilitación y ampliación a 400 l/s.
los
trabajos
de
La oferta de rehabilitación y ampliación de la planta Potabilizadora de Ciudad
Acuña, Coahuila, No. 8059 de 2 de agosto de 1994, elaborada para la CNA por
parte de Degrémont de México, S.A. de C.V. propone lo siguiente:
Construir 2 filtros adicionales en cada modulo, operando igual como operan los
existentes, a biflujo, con una taza de filtración de 6.6 m 3/m2h, de tal forma que
cada uno de los dos módulos de la planta va a tener una área filtrante de 108 m 2 y
producirá 720 m3/h, equivalente a 200 l/s.
Convertir las dos unidades Pulsador (clarificador) en Pulsadores laminares,
instalando módulos con inclinación a 60o y una altura de 90 cm. De tal forma que,
se calcula una velocidad ascendente de flujo de 4.14 m/h {Q/A = 720/173.8]. En la
oferta se hace notar que los estándares de diseño de estas unidades son de 2 a 4
m/h.
El precio de la oferta de rehabilitación de la potabilizadora era de $3,624,335 en
1994, incluyendo mejoramiento de la infraestructura de alimentación de reactivos
químicos, coloración, líneas de interconexión internas en la planta, etc. Si
actualizamos el costo anterior, considerando la inflación que se presentó desde
agosto de 1994, a julio del 2001, que es del 233.96%, el monto es de $ 8,479,494,
considerando las mismas condiciones propuestas por Degrémont.
Comentarios:
El filtro de biflujo es la superposición de dos filtros que trabajan con flujos inversos,
ofreciendo la ventaja de duplicar la tasa de filtración por cada m 2 de área filtrante.
El buen funcionamiento de los filtros es posible si el lecho filtrante es homogéneo
en toda su altura; si el flujo es repartido uniformemente entre las dos capas
filtrantes; si en el retrolavado de estos filtros no se produce surtido hidráulico del
material, etc. A todas estas limitaciones del funcionamiento original, detalladas en
el punto 4.3.2 , se tienen que sumar la excesiva cantidad de agua requerida para
efectuar un lavado efectivo del lecho filtrante, punto 4.3.3. Para satisfacer los
requisitos del buen funcionamiento de los filtros mencionados, se tiene que
establecer una control de estos parámetros y una complicada operación del filtro
funcionando a biflujo.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-62
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
En el punto 4.3.3.4 se describe el estado actual de los filtros de la planta y en el
punto 4.5.1.Variación de la tasa de filtración en los módulos se señala lo
correspondiente.
El estado de los filtros demuestra que la ventaja planteada, resulta
contraproducente, por no asegurar la repartición equitativa del flujo entre las dos
capas filtrantes, sobrecargándose solamente una parte del lecho filtrante y
dejando la otra parte sin aprovechar su capacidad de retención. Los resultados de
la calidad del agua demuestran la ineficiencia actual de los mismos.
La experiencia ha demostrado que los filtros del tipo biflujo son un buen intento
teórico, pero en la practica son muy complicados de operar y no funcionan bien;
por lo que éste sistema de filtración ha sido abandonado, y desde hace muchos
años no se aplica en los esquemas reales de potabilización.
Por lo anterior, se concluye que la propuesta de Degrémont de adicionar un
total de cuatro filtros iguales a los existentes, para aumentar la capacidad de
la potabilizadora, no es compatible con el modo de operación comúnmente
aceptado en la práctica.
Respecto a la modificación de los Pulsadores, Degrémont propone convertirlos en
Decantador Pulsador laminar, acoplando las unidades con módulos laminares,
inclinados a 60o con respecto a la horizontal, aumentando la velocidad de
decantación; esta es una buena decisión que permite procesar mayor cantidad de
agua por unidad. El proyecto ejecutivo de esta modificación debe proponer un
arreglo de los módulos en la unidad circular del Pulsador, de forma tal que se
aproveche la capacidad del mismo en para poder sedimentar los 720 m 3/h (220
l/s) con la velocidad de clarificación de 4.14 m/h, como se señala en la propuesta.
Esta misma estima que los dos procesos de floculación y sedimentación se van a
realizar en la unidad del Decantador-Pulsador laminar, que no es la mejor opción
para las condiciones que actualmente se presentan en la potabilizadora. Hay que
tener en cuenta que para lograr un eficiente tratamiento mediante este proceso, lo
esencial es mantener un manto de lodos en suspensión homogénea y ajustar la
altura y la frecuencia de pulsación en función de la naturaleza de los flóculos
formados en el agua: para flóculos con alta sedimentabilidad, la altura de
pulsación y la frecuencia son mayores que para flóculos rígidos que sedimentan
lentamente. En el punto 4.3.2.2 se describe la operación de estas unidades.
Los ajustes descritos se efectúan con base a una serie de pruebas para evaluar el
coeficiente de cohesión del lodo y determinar el estado de expansión del mismo.
Estos parámetros cambian en función de la temperatura, la naturaleza de la
materia presente en el agua, etc, es decir, el manto de lodos es sensible a los
cambios de las condiciones y cada cambio requiere varios ajustes operacionales
basados en las pruebas. Por lo anterior, el control de esta unidad es muy
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-63
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
complicado y requiere de personal altamente calificado para realizar las pruebas y
determinar los ajustes necesarios. Generalmente, un funcionamiento estable del
decantador-pulsador se presenta en condiciones relativamente constantes: el flujo,
el pH, la temperatura, la dosis de los reactivos y la composición de agua no deben
de variar mucho para no hacer ajustes operacionales.
Para evitar mas complicaciones en el funcionamiento, es mejor optar por
floculadores mecánicos o hidráulicos, tipo convencional, con un tiempo de
retención de 30 minutos y reducción gradual de la intensidad de la mezcla
(gradiente de velocidad) en tres fases: de 70 a 50 y a 30 s -1 en cada cámara del
floculador.
4.9.2 Cálculos preliminares para el volumen de almacenamiento
de agua filtrada y el necesario para el retrolavado de los
nuevos filtros.
Para poder estimar el costo para la remodelación de la planta, se hicieron algunos
cálculos preliminares para la distribución y el ajuste de los volúmenes requeridos,
para el almacenamiento del agua para el retrolavado de los filtros y la disposición
posterior de la misma para su sedimentación.
Estas son las mayores estructuras complementarias que se necesitan en la planta
para asegurar la limpieza y el correcto funcionamiento de sus componentes. El
objetivo es establecer si se impone un volumen adicional de almacenamiento de
agua para el retrolavado de los nuevos filtros.
Para él calculo de flujos y volúmenes para el retrolavado de los filtros, se
estimaron tasas de 50 m3/m2h de agua y de 110 m3/m2h para el aire, es decir, los
límites superiores recomendados para estos parámetros, con el fin de tener un
margen de seguridad. La duración de retrolavado, estimada, es de 10 min.
Para el retrolavado de un filtro de 40 m 2 de área se requiere un flujo de 560 l/s
durante 10 minutos, lo que equivale a un volumen total de 336 m3 de agua.
De esta manera, el flujo que se extrae del tanque de regulación para el retrolavado
de un filtro es compensado por los otros filtros en operación. En este caso, el
tanque de regulación se utiliza como cárcamo de bombeo, ya que el agua
producida es mayor que la requerida para este proceso y no se necesita un
volumen adicional.
El manual de operación, que debe de acompañar el proyecto ejecutivo de
rehabilitación, tiene que establecer la alternancia de retrolavado de los filtros para
el tren de tratamiento en caso de que se seleccione cualquiera de las alternativas
propuestas.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-64
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
En conclusión, los cálculos preliminares efectuados demuestran que las
modificaciones propuestas, señaladas en los cuadros 4.10 y 4.12, son factibles,
dándoles uso a los pulsadores, ya sea rehabilitándolos para operar como fueron
diseñados o cambiando su funcionamiento a sedimentadores.
4.9.2.1
Principales trabajos a realizar para la rehabilitación de la planta con
base a tratamiento convencional
En algunos casos son similares a los de filtración convencional, la descripción de
estos trabajos se expone a continuación:











Reconstrucción de los filtros existentes, reponiendo el lecho de arena con
granulometría adecuada y altura requerida.
Adecuar los filtros existentes como filtros de flujo descendente, operando a
tasa variable declinante.
Instalar sifones y flotadores para regulación de flujo en las unidades de
filtración.
Remodelar el sistema de retrolavado, este dependerá de las características
granulométricas de la arena factible de aplicar; esto es con un diseño
basado en la práctica:
 Europea, espesor de1.2 a 1.5; tamaño efectivo de 0.6 a 08 mm y coeficiente de
uniformidad menor de 1.5, se recomienda emplear aire y agua.
 Americana, espesor de 0.6 a 1.0 m, Tamaño efectivo de 0.5 a 0.6 mm y coeficiente
de uniformidad de 1.5 o mayor, se recomienda solo emplear agua.
Instalación de equipos de alimentación de agua para el retrolavado,
estimando dos tasas de retrolavado.
Rehabilitar el compresor del aire para el retrolavado, acoplado con filtro,
válvula de seguridad y silenciador.
Reconstrucción de los dos Pulsadores en sedimentadores de alta tasa,
colocando módulos laminares, canaletas de recolección de agua
decantada, de acuerdo al flujo que se va a manejar y sistema de
evacuación de los lodos generados.
Las dimensiones actuales de los pulsadores permiten su modificación a
sedimentadores de alta tasa, garantizando el gasto requerido de 500 l/s o
300 l/s.
El sistema actual de cloración se adecuará para proporcionar la dosis de
cloro requerido para los nuevos gastos.
El sistema de adición de polímero se adecuará para la preparación y
dosificación del mismo, en función del caudal tratado.
Renovación y adecuación del sistema eléctrico de la planta potabilizadora.
Tableros de control y CCM en función de las nuevas potencias, líneas de
alimentación eléctrica para los sistemas de fuerza y control, según la
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-65
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.






14/11/2015
INFORME FINAL
localización y la potencia de los equipos necesarios para cubrir el gasto
planteado.
Infraestructura para extracción y distribución del gasto adicional entre las
unidades de la planta. Instalar equipos de bombeo con número y capacidad
de acuerdo al gasto adicional requerido. Líneas de impulsión para alimentar
los nuevos módulos e interconexiones.
En el caso de las tres alternativas, el agua de retrolavado de los nuevos
filtros se recolectara en el canal de desagüe, donde actualmente descargan
los sedimentadores, adecuando la capacidad de conducción del canal para
evacuar el agua al río, como se hace actualmente o en su defecto enviarla
a la red de alcantarillado sanitario de la ciudad, para conducirla a la planta
de tratamiento de aguas residuales, donde será tratada.
En el caso de los lodos producto de los sedimentadores se enviará
directamente a la red de alcantarillado, aprovechando esa calle para uno de
los colectores principales, para luego ser tratado en la planta de tratamiento
de aguas residuales.
En el proyecto ejecutivo se debe considerar la recuperación del agua de
lavado de filtros en cualquiera de las alternativas.
Se deben hacer estudios a nivel laboratorio para evaluar los sistemas de
potabilización; así como el tipo de coagulantes y realizar pruebas de
demanda de cloro.
Y se recomienda; además, realizar pruebas a nivel de laboratorio para
asegurar que los lodos químicos no afecte el proceso biológico de la planta.
4.9.3 Costo de operación y mantenimiento.
El costo anual de operación y mantenimiento incluye los gastos para los salarios
del personal, el de los reactivos químicos, la energía eléctrica para el bombeo
interno en la planta y los gastos asociados con el mantenimiento y la reparación
de los equipos. En el cuadro 4.13 se indica una estimación de los montos anuales
para la operación y el mantenimiento de la planta considerando su rehabilitación.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-66
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Cuadro 4.13. Costo de operación de la planta potabilizadora río Bravo.
CONCEPTO
1. SALARIOS Y PRESTACIONES
SALARIO
Miles $/mes
Analistas
Operadores no calificados
Operadores calificados
Profesionista, mecánico
Limpieza
Prestaciones (50 % del salario)
SUMA
2. REACTIVOS QUÍMICOS
Polímero (2 mg/l)
Desinfectante (4 mg/l)
SUMA
Nota: El polímero se considera a una dosis de 2 mg/l durante todo el año.
3. ENERGÍA ELÉCTRICA
Bombeo interno en la planta (m)
Potencia requerida en kw (1 Kgm/s=0.098 Kw)
Potencia requerida en MWh/año. Eficiencia de conversión estimada 0.8.
TOTAL DE ENERGÍA ELÉCTRICA (miles de $/año)
Nota: Precio unitario: 0.78 $/kwh
4. MANTENIMIENTO EQUIPOS (1.5 % del costo de construcción)
TOTAL DE OPERACIÓN (en miles de pesos)
6
6
5
10
2.5
ALTERNATIVA
A
PERSONAL COSTO ANUAL
miles $/año
2
144.00
3
216.00
1
60.00
1
120.00
1
30.00
285.00
8
855.00
PRECIO UNITARIO CANTIDAD COSTO ANUAL
$/Ton
Ton/año
miles $/año
15
14.19
170.29
9
28.38
198.68
42.57
368.97
0.78
0.78
0.78
13,844
45,426
545,108
10.80
35.43
425.18
471.41
75.74
1,771.12
En el cuadro 4.13 se presenta el perfil y el número de personal considerado para
la operación y administración de la planta, en función del gasto tratado, además se
“estimó” el salario para el personal considerado.
Para la desinfección del agua se considera una dosis de 4 mg/l como promedio y
la del polímetro de 2 mg/l. Los montos se han calculado en función de gasto
tratado.
El costo anual de la energía eléctrica se estima con bombeo de agua desde el río,
considerando una carga de 10 m y se calculó con base a 0.78 $/kwh.
El costo anual para el mantenimiento de los equipos se estimó como un 1.5 % del
monto para la rehabilitación.
4.9.4 Costo de rehabilitación, modificación y/o ampliación de las
unidades existentes, con potabilización convencional.
En la evaluación de la obra civil y electromecánica, considerada para la
rehabilitación de la planta, se usaron costos índice, siendo necesario que se lleven
a proyecto ejecutivo para determinarlos en forma detallada.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-67
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Para obtener los costos índices se usó el catálogo de precios unitarios editado por
la Comisión Nacional de Agua. En el cuadro 4.14, se señala el monto de inversión
considerando los principales trabajos a realizar para la rehabilitación por
conceptos.
El presupuesto de inversión, se presenta en tres partes: rehabilitación de los filtros
existentes, rehabilitación del pulsador e infraestructura para extracción de caudal
adicional del río Bravo y su distribución entre las unidades de la planta.
La primera parte incluye la rehabilitación de los filtros y también la construcción de
nuevos filtros para aumentar la capacidad en 275 l/s. La segunda parte,
Modificación del Pulsador, incluye la modificación del mismo en sedimentador de
alta taza.
La última parte del presupuesto de inversión contempla la obra civil y
electromecánica requerida para complementar el gasto de 275 l/s. Las obras
consisten en alimentar el déficit del gasto, conducir el mismo hasta los módulos
adicionales, infraestructura para la dosificación, adición de los reactivos químicos y
la desinfección en la planta.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-68
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Cuadro 4.14. Costos de rehabilitación de la planta potabilizadora río Bravo.
CONCEPTOS
UNIDAD CANTIDAD PU ($) COSTO ($)
PARTE I.
REHABILITACIÓN DE LOS FILTROS EXISTENTES
Suministro e instalación del bajo dren.
m2
81
24,500 1,984,500
Reposición de grava para redistribución del flujo, 0.5 m.
m3
40.5
1,668
67,544
Suministro y empaque de los filtros con arena sílice.
m3
81
14,000 1,134,000
Reconstrucción del canal de recolección del agua filtrada.
filtro
9
7,000
63,000
Adecuación del sistema de agua para el retrolavado de los filtros.
filtro
9
10,500
94,500
Adecuación del sistema de conducción del aire.
filtro
9
8,750
78,750
Reposición de los equipos de bombeo para el agua de retrolavado, (50 l/s).
piezas
3
140,000
420,000
Cancelar la alimentación actual de alimentación de agua para el retrolavado.
lote
2
3,500
7,000
Suministro y montaje del sopladores para el aire del retrolavado.
piezas
2
105,000
210,000
Instalar el sistema de regulación de flujo en las unidades de filtración.
filtro
9
35,000
315,000
Rehabilitar las compuertas en las cajas de entrada de los filtros.
filtro
9
8,750
78,750
Cambiar las válvulas, tipo mariposa en la salida de tuberías de 8" de agua filtrada. piezas
9
26,250
236,250
Rehabilitación del sistema de tuberías de interconexiones, incluye canales de lote
437,500
437,500
1
pulsador y bombas de vacío de pulsadores.
Subtotal Rehabilitación Filtros Existentes
5,126,804
PARTE II.
MODIFICACIÓN DEL PULSADOR
1
Demolición de canaletas y estructuras existentes al fondo de la unidad.
lote
87,500
87,500
1
Corrección de niveles, adecuación del fondo, canal de agua entrante.
lote
61,250
61,250
Seccionamiento del pulsador, formando unidades de sedimentación.
m2
90
1,225
110,250
160
Suministro e instalación de módulos laminares.
m2
7,700 1,232,000
1
Sistema de control de flujo y aislamiento de las unidades de sedimentación.
lote
175,000
175,000
1
Suministro e instalación de las canaletas para recolección de agua decantada.
lote
105,000
105,000
1
Sistema de evacuación de lodo generado fuera de la unidad.
lote
2,500,000 2,500,000
1
Interconexiones, accesorios, by pass para flexibilizar la operación de las unidades.
lote
35,000
35,000
Subtotal
4,306,000
Nota: Las cantidades anteriores son para remodelación de un Pulsador.
Total de modificación de las dos unidades Pulsador
4,306,000
PARTE III.
INFRAESTRUCTURA PARA EXTRACCIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL GASTO ADICIONAL EN LOS MÓDULOS DE
FILTRACIÓN
EQUIPOS DE BOMBEO
Instalar equipos de bombeo con número y capacidad de acuerdo al déficit del
3
gasto (275 l/s).
piezas
560,000 1,680,000
SISTEMA ELÉCTRICO
1
Tableros de control y CCM en función con las nuevas potencias.
Lote
87,500
87,500
Líneas eléctricas para los sistemas de fuerza y control en función de la potencia
1
de los equipos necesarios para cubrir el gasto planteado.
Lote
61,250
61,250
HABILITAR EL SISTEMA DE PREPARACIÓN Y ADICIÓN DE REACTIVOS QUÍMICOS
Suministro de tanques de preparación y dilución de reactivos.
piezas
2
1,750
3,500
Bombas de dosificación con sus válvulas de cierre y seguridad.
piezas
2
43,750
87,500
Agitador mecánico para la mezcla del polímero.
piezas
2
26,250
52,500
Líneas de conducción de los reactivos desde la zona de preparación hasta sus
1
puntos de aplicación.
Lote
26,250
26,250
SISTEMA DE DESINFECCIÓN
Suministrar equipo auxiliar para dosificación del cloro, el que servirá también de
1
independizar la PRE- y post- coloración.
pieza
787,500
787,500
Nuevas líneas para el agua de dilución y alimentación de cloro, cancelando la
1
inyección en el cárcamo y adicionándolos en línea.
Lote
43,750
43,750
Equipos de seguridad para el trabajo con cloro gas.
Lote
1
17,500
17,500
Compra de terreno de 400 m2, para la ampliación de la planta.
m2
400
300
120,000
Subtotal Infraestructura
2,967,250
TOTAL DE REHABILITACIÓN DE UNIDADES EXISTENTES MÁS AMPLIACIÓN
12,400,054
Nota: El costo estimado no incluye el tratamiento de los lodos producidos en la planta.
La primera parte del cuadro considera la rehabilitación solamente en filtros y pulsadores, pero no incluye el sistema eléctrico
y equipos ya que los actuales tienen la capacidad para proporcionar el caudal demandado hasta sea necesaria su
ampliación.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-69
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Las líneas existentes de impulsión tienen capacidad de conducir el gasto de 500
l/s para alimentar los módulos existentes y los nuevos módulos de la planta, por lo
que este concepto no se incluye en la cuadro 4.14.
Los principales conceptos identificados en la parte III pueden cambiar
significativamente en función del arreglo general, la localización y la configuración
de la nueva infraestructura y su distancia e interconexión con los módulos
existentes. En todos los casos, el proyecto ejecutivo de rehabilitación y ampliación
proporcionará el valor exacto de estos trabajos.
En el cuadro 4.15, se presenta un resumen de la inversión para la rehabilitación de
las unidades existentes y la ampliación para 275 l/s. En el presupuesto de
inversión se contemplan activos por obra civil, obra mecánica y obra eléctrica,
presentados como componentes en forma más desglosada en el cuadro 4.15.
Cuadro 4.15. Resumen del costo estimado para la rehabilitación y ampliación de la planta
existente.
UNIDADES
GASTO ÁREA
OBSERVACIÓN
(l/s)
(m2)
COSTO
($)
FILTROS existentes para 225 l/s, rehabilitación de 81 m2.
225
81
Rehabilitación
5,126,804
FILTROS nuevos para 275 l/s 99 m2.
275
99
Nuevo
10,945,000
Sedimentación, Rehabilitación de los dos Pulsador para 500 l/s.
Floculadores nuevos para 500 l/s, tiempo de retención 30 minutos, área
225 m2.
Equipos de bombeo, habilitación del sistema de adición de reactivos
químicos y cloración.
TOTAL REHABILITACIÓN, MODIFICACIÓN Y AMPLIACIÓN PARA
275 LAS.
500
350
Rehabilitación
4,306,000
500
225
Nuevo
4,617,422
Nuevo
2,967,250
27,962,476
4.9.5 Precio unitario y comparación de las alternativas para la
rehabilitación.
En el cuadro 4.16 se presenta el precio unitario de agua tratada para cada una de
las alternativas propuestas para la rehabilitación de la planta, así como el precio
del agua en la construcción de una nueva planta con capacidad de 500 l/s.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-70
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
Cuadro 4.16. Precio unitario de agua tratada.
ALTERNATIVAS
NUEVA
PLANTA
COSTO DE AGUA TRATADA
A
Costo de construcción de la planta (miles de $)
B
C
5,126.80 27,962.48 10,643.45
Capacidad de la planta (l/s)
225
3
Producción anual de agua (miles de m /año)
60,557.18
500
300
500
7,095.60 15,768.00
9,460.80
15,768.00
Periodo de pago, n, (años)
20
20
20
20
Tasa de pago de las Amortizaciones por los créditos contraídos, R (%)
12
12
12
12
Taza de amortización, A = R+(R/(1+R)^(n-1))
(%)
0.1339
0.1339
0.1339
0.1339
686.65
3,745.09
1,425.51
8,110.59
Operación y mantenimiento (miles de $/año)
1,771.12
3,721.80
2,215.36
3,804.45
Suma a pagar (A+O&M), miles de $/año
2,457.77
7,466.89
3,640.87
11,915.04
0.346
0.474
0.385
0.756
0.250
0.236
0.234
0.241
Costo de amortización, (A*C), miles de $/año
COSTO por m3 de agua tratada, ($/m3)
3
3
COSTO de O&M por m de agua tratada, ($/m )
Nota: El costo para la nueva planta se ha tomado del proyecto ejecutivo de la misma, que al año 1997 es de 47,096,886.93;
el mismo se actualizó con base a precios índice de la CNA para 2001, aumentándolo con 28.58%, lo que equivale a un
aumento de 13,460,290, o un total de 60,557,177 pesos.
El análisis permite la comparación de las alternativas propuestas con base al costo
por m3 de agua producida, los valores para cada alternativa van desde $0.346,
hasta $0.756 por cada m3 de agua potabilizada. En el cuadro 4.16 se hizo el
cálculo para el costo de agua que se produce en una nueva planta, considerando
la inversión para la nueva planta, según el artículo publicado en el periódico La
Voz del pueblo, No 158, semana de Febrero, 2001, título: Reunión extraordinaria
del consejo del SIMAS, Anexo “4.11” (Tomo II).
El precio unitario, PU, está calculado con base al costo anual de operación y
mantenimiento, sumando el pago anual para amortización del monto de inversión
de la rehabilitación de la planta.
El pago de las amortizaciones por los créditos contraídos se realiza considerando
una tasa de descuento, R=12%. El periodo de pago es de 20 años con tasa
constante de pago de las amortizaciones.
La tasa de amortización del crédito se calculó según la ecuación:
A R
donde:
R
(1  R) n 1
A: es la tasa de amortización de los créditos
R: es la tasa de descuento por pago de las amortizaciones, en %
n: es el periodo de pago, en años, considerado a partir del último año
de gracia que coincide con la terminación de la obra.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-71
Diagnóstico de la Situación de Agua
Potable en Ciudad Acuña, Coahuila.
14/11/2015
INFORME FINAL
El pago anual por amortización de créditos se obtiene según la ecuación:
a  AC
El costo por m3 de agua tratada se calculó según la ecuación:
PU 
aO&M
W
donde: PU: es el costo de agua por m3 tratado en $/m3
W : es el volumen anual de agua tratada en m3
Con base al análisis anterior y los costos obtenidos en el cuadro 4.16, se puede
concluir que las tres alternativas propuestas para la rehabilitación y/o rehabilitación
y ampliación de la planta, proporcionan agua con un costo entre 0.346 y
$0.474/m3.
Cabe anotar, que los filtros de la planta, en todos los casos, requieren de
reconstrucción, quedando con los 81 m2 de área total y proporcionando sólo 225
l/s. Para suministrar 500 l/s como promedio, se necesita aumentar al doble esta
área, es decir, construir otros 11 filtros iguales a los existentes. Como fue
comentado en el apartado 4.5.2, el predio de la planta no permite esta ampliación,
aunque existe una zona de edificios complementarios donde se puede dar. En
este aspecto, la alternativa b ofrece la solución, proporcionando el gasto de 500 l/s
y garantizando la calidad del agua mediante rehabilitación y ampliación de la
planta, considerando potabilización convencional.
Como se puede ver, con todas estas alternativas, se tiene una amplia gama de
variantes para rehabilitar, ampliar o adecuar la planta con un nuevo proceso o con
el mismo proceso.
El análisis de conjunto en costos para saber cual de estas alternativas a, b o c es
la más conveniente se presenta en el capítulo 5, en tanto que las
recomendaciones y conclusiones se presentan en el capítulo 6.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C.
4-72