Estado físico y la capacidad de producción de las fuentes de abastecimiento

Las fuentes de abastecimiento son los elementos primordiales de los sistemas de abastecimiento, ya que representan el origen de todo el sistema, si no se analiza su capacidad de producción y el estado que guardan las mismas no se podrá garantizar la eficiencia en la entrega del agua a los usuarios. Es por esto que como primer paso para el diagnóstico de la eficiencia hidráulica se incluye un diagnóstico de las fuentes de abastecimiento.

El análisis para el diagnóstico de las fuentes de abastecimiento se debe realizar en dos sentidos. 1. Diagnóstico del estado físico de los elementos que conforman la fuente de abastecimiento. 2. Diagnóstico de la capacidad de producción de la fuente de abastecimiento.

El primero tiene la finalidad de garantizar que los elementos que conforman la fuente de abastecimiento se encuentran en buen estado y garantizan la vida útil de la fuente, revisando primero los elementos que permiten el aislamiento de dicha fuente ante cualquier contaminante y que se encuentran definidos en la Norma Oficial Mexicana NOM-003-CNA-1996, y en segundo los elementos que pueden sufrir deterioro y provocar la inutilización de dicha fuente.

El segundo tiene la finalidad de obtener en forma rápida, el gato máximo de extracción que se pueden obtener de la fuente, o determinar si el gasto máximo de extracción que se está realizando actualmente de dicha fuente es adecuado o no, para la conservación de dicha fuente.

9.1.2.1.1 Diagnóstico del estado físico de los elementos que conforman la fuente de abastecimiento

La mayoría de las fuentes de abastecimiento para un organismo operador lo conforman la explotación de pozos profundos, en menor medida las captaciones superficiales en obras te toma tanto en presas o cuerpos de agua, como en ríos.

Para Pozos Profundos

En el caso de diagnóstico del estado físico de los elementos del pozo profundo, se deberá tomar como base el listado llenado durante la visita de inspección y las fotografías tomadas en la misma, de acuerdo a lo mencionado en el capítulo 7.2.4.2. y la tabla 36.

De acuerdo a esto, se debe realizar el diagnóstico de acuerdo al resultado de la visita de inspección y comparando con la NOM-003-CNA-199624 _{de los siguientes puntos.}

a) El área que rodea el emplazamiento del pozo está libre de instalaciones contaminantes en un radio mínimo de 30 m.

b) Ademe para protección del pozo en buenas condiciones.

c) Existe una sobre elevación del ademe por encima del nivel del suelo. (Anotar medición de la sobre elevación). De acuerdo a la NOM, esta sobre elevación debe ser de al menos 0.30 m sobre el nivel del terreno.

d) El ademe ranurado se encuentran en buenas condiciones. La inspección de este elemento se puede observar si se realiza un video del pozo, lo cual sería conveniente, para determinar si no hay incrustaciones o deterioro, ruptura o colapso de este elemento.

e) Existe Filtro granular y engravadores. Se debe observar si este filtro se encuentra apelmazado o tiene que ser repuesto.

f) Existe Contraedme.

g) Existe plantilla de concreto al rededor del pozo. Tipo y dimensiones de la plantilla. De acuerdo a la norma esta plantilla debe ser de forma cuadrada, de 3 veces el diámetro del contra ademe por lado y concéntrica al pozo.

h) Existe brocal en el pozo, anotar tipo de brocal y dimensiones. El brocal de acuerdo a la norma debe tener al menos 0.5m de altura.

i) Tomar muestra en recipiente transparente del tren de descarga por toma lateral. Esta muestra presenta sólidos o arenas.

El objetivo de inspeccionar estos elementos es el de obtener un diagnóstico de la vulnerabilidad del pozo ante riesgos de contaminación o ante riesgo de la intrusión de arenas o sólidos al sistema de abastecimiento.

Por un lado, si el acuífero se contamina por no contar con los elementos de protección adecuados, la fuente quedará inútil para su uso, y por lo tanto podría presentar un déficit en la demanda requerida por los usuarios. Por otro lado, al no contar con un ademe y engravadores en buenas condiciones se podría tener, en el menor de los casos, intrusión de sólidos a los equipos de bombeo que pueden dañar los impulsores y el equipo, provocando costos adicionales de mantenimiento correctivo, así como de mala calidad de agua entregada a los usuarios, y en el peor de los casos el colapso del pozo.

Adicionalmente a estos puntos, es conveniente revisar también el estado de los elementos del tren de descarga, los cuales no deben presentar fugas (juntas, empaques de válvulas, fugas en tuberías) ni puntos donde se aprecie evidencia de corrosión u oxidación.

En el caso de no cumplimiento con los puntos señalados, como parte del diagnóstico del estado de los pozos profundos, se debe anotar las anomalías encontradas en estos elementos así como las acciones correctivas recomendables, para evitar el deterioro de la fuente o la posibilidad de contaminación del acuífero, dejándola a esta fuera de servicio.

Para obras de toma

En el caso del diagnóstico del estado físico de los elementos que conforman las captaciones mediante obras de toma en ríos o cuerpos de agua, se debe tener principal atención que durante la visita de inspección se revisen los siguientes puntos:

a) No deben existir descargas de drenaje sanitario o fuentes de contaminación cercanas a la obra de toma.

b) Las rejillas y compuertas deben estar limpios y libres de posibles sólidos.

c) Los desarenadores deben contar con elementos que permitan su limpieza y no deben estar llenos. d) Las rejillas de las tomas de los equipos de bombeo deben estar libres de basura o ramas.

e) Todas las tuberías y trenes de descarga deben estar en buen estado, pintados y libres de óxido o corrosión.

f) Las estructuras de concreto o mampostería deben también estar en buen estado, sin varillas descubiertas u oxidadas a la vista ni presentar fracturas importantes.

g) Todas las estructuras metálicas deben estar libres de corrosión u óxido.

En el caso en que alguno de estos puntos de revisión no se cumpla, se debe anotar claramente como diagnóstico del estado físico de las fuentes de abastecimiento las anomalías encontradas y las medidas propuestas para su corrección inmediata.

9.1.3 Diagnóstico de la capacidad de producción de la fuente de abastecimiento

El fin principal de este diagnóstico es determinar si la fuente de abastecimiento tiene la capacidad de extracción del gasto con el que actualmente se encuentra operando, la posibilidad de tener un gasto mayor de extracción o si se está sobreexplotando el acuífero. El resultado de este diagnóstico se debe tomar en cuenta para el Proyecto de Eficiencia Hidráulica que se verá en el capítulo 10 del presente manual.

Para fuentes de captación en obras de toma superficiales como ríos o cuerpos de agua, la capacidad de extracción no depende del abatimiento en forma puntual, sino que dependen de las condiciones climatológicas a lo largo del año en forma temporal, por lo tanto la capacidad de extracción la determina el estudio de explotación del acuífero realizado para la obtención del título de concesión y estudios hidrológicos correspondientes. Por lo tanto el gasto máximo de extracción será en todos estos casos, el definido en el título de concesión otorgado por CONAGUA para la explotación de dicha fuente.

Sin embargo, para las fuentes de abastecimiento en pozos profundos, además de tomar en cuenta lo establecido en los títulos de concesión otorgados por CONAGUA, se debe realizar un análisis más detallado para establecer si los gastos de extracción en la operación actual son adecuados, ya que dependen directamente del abatimiento de los acuíferos.

Es por esto que para el diagnóstico de los pozos, se considera la curva de abatimiento y los coeficientes de utilización descritos en el capítulo 7.2.4.1 de este manual.

Como resultado de este diagnóstico se podrá obtener la capacidad de extracción o producción del pozo (gastos máximos permisibles) y con ello determinar si es posible garantizar el gasto máximo horario de demanda de la población (si la fuente se conecta directamente al suministro de la red secundaria de abastecimiento), o el gasto medio con el que se puede contar en el caso de que el pozo suministre primero a un tanque de regulación y de ahí a la red secundaria.

Los gastos máximos permisibles de extracción derivados del análisis de las curvas de abatimiento y el coeficiente de utilización de los pozos, deben ser comparados con lo establecido en el título de concesión correspondiente para establecer cuatro posibles alternativas.

 El pozo es muy bueno, y existe la posibilidad de realizar una extracción mayor a la establecida en el título de concesión, por lo que existe la posibilidad de realizar los trámites correspondientes para solicitar una ampliación del gasto de extracción en el título de concesión

 El pozo es rentable y se puede contar con un gasto de extracción un poco mayor que al que actualmente se está explotando, con un máximo igual al establecido en el título de concesión.  El pozo está justo en su límite de explotación y no se puede contar con mayor gasto de extracción,

recomendando seguir explotándolo al mismo gasto o menor al que actuales se está operando.

 El pozo no es rentable, se está sobreexplotando y debe ser cegado, buscando otra fuente de

abastecimiento o la sustitución del pozo.

A continuación se describe el análisis que se realiza tomando como base los datos de las curvas de abatimiento y los coeficientes de utilización descritos en el capítulo 7.2.4.1 y de acuerdo a cuatro comportamientos típicos según se muestra en la figura 50 siguiente.

ILUSTRACIÓN 50 COMPORTAMIENTO TÍPICO DE CURVAS DE ABATIMIENTO EN POZOS PROFUNDOS.

Los cuatro típicos comportamientos de una curva mostrados en la figura 50 tienen la siguiente interpretación para el análisis.

La curva de abatimiento del pozo 1 (P1) muestra una recta con una pendiente muy suave, lo cual representa que el pozo tiene una gran capacidad de recarga y que casi no presenta abatimiento, esto quiere decir que prácticamente no tiene límite máximo de extracción y por lo tanto, el caudal de extracción no presenta un factor de abatimiento. Dentro de este tipo de comportamiento se pueden clasificar aquellos pozos cuyo coeficiente de utilización es mayor a 5 lps/m, es decir que por cada 5 litros por segundo o más que se extraen se espera un abatimiento de tan solo 1 metro.

La conclusión en el diagnóstico de los pozos que presentan el tipo P1 en su curva de abatimiento es que: “Es muy bueno, y existe la posibilidad de realizar una extracción mayor a la establecida en el título de concesión, por lo que existe la posibilidad de realizar los trámites correspondientes para solicitar una ampliación de extracción en el título de concesión”.

La curva de abatimiento del pozo 2 (P2) muestra una recta con una pendiente más inclinada que la P1, sin embargo se puede observar que de acuerdo a la tendencia de esta recta, el máximo de extracción tendrá como límite el punto donde el abatimiento sea tal que todavía se garantice un nivel del agua por arriba de la succión de la bomba para evitar la intrusión de aire. Dentro de este tipo de comportamiento se pueden clasificar aquellos pozos cuyo coeficiente de utilización esté entre 1.5 y 5 lps/m, es decir que por cada 1.5 o 5 litros por segundo de extracción, se espere un metro de abatimiento en el pozo.

La conclusión para el tipo de pozos que presentan un comportamiento similar a P2 es que: “El pozo es rentable y se puede contar con un gasto de extracción un poco mayor que al que actualmente se está explotando, con un máximo igual al establecido en el título de concesión”

La curva de abatimiento del pozo 3 (P3) muestra una recta con una pendiente muy inclinada, la cual llega rápidamente al nivel de succión de la bomba, esto representa que el pozo no tiene capacidad de extracción, o que su capacidad es muy pequeña, ya que con poca variación de gasto de extracción se presentan grandes abatimientos. Dentro de este tipo de comportamiento se pueden clasificar aquellos pozos cuyo coeficiente de utilización es menor a 1.5, es decir que con menos de 1.5 litros por segundo de extracción se presenta un metro de abatimiento en el pozo.

El tener este tipo de comportamiento (P3) en un pozo en zonas de abastecimiento directo a red donde se tiene una variación del gasto de extracción debido a la demanda de los usuarios, puede presentar problemas serios en la eficiencia de los equipos, ya que la bomba trabaja con una variación de carga, que constantemente sale del punto óptimo de operación de la bomba provocando esta ineficiencia. A este tipo de pozos no es recomendable tenerlos conectados en su descarga directa a una red de distribución.

La conclusión de diagnóstico en pozos con este tipo de comportamiento (P) es que: “El pozo está justo en su límite de explotación y no se puede contar con mayor gasto de extracción, recomendando seguir explotándolo al mismo gasto o menor al que actuales se está operando”, o en su defecto si el gasto que se puede extraer es muy pequeño y poco rentable, lo mejor sería dejarlo fuera de servicio o cegarlo.

Por último la curva de abatimiento del pozo 4 (P4) muestra una curva con más de una tendencia en la pendiente de la misma, es decir que el comportamiento primero en el pozo es lineal, hasta un gasto límite donde el abatimiento se comporta de forma exponencial por cada litro por segundo adicional que se extrae. Este comportamiento demuestra que el pozo no tiene la capacidad de producción para el gasto de operación máximo actual que se le está extrayendo y que por lo tanto el acuífero se está sobreexplotando. El límite máximo de extracción en pozos con este tipo de comportamiento será siempre el punto donde cambia la pendiente.

La conclusión del diagnóstico en este tipo de pozos (P4) es que: “El pozo no es rentable, se está sobreexplotando y debe ser cegado, buscando otra fuente de abastecimiento o la sustitución del pozo”, o en su defecto no extraer más del límite máximo permisible que es un punto antes que exista un cambio de pendiente.

Para pozos que presentan una curva de comportamiento de abatimiento similar a P3 y P4 se podría realizar la recomendación de limpieza de engravadores o re encamisado del ademe del pozo, dependiendo de los resultados de la inspección física de las instalaciones. Si no se cuenta con video exploratorio del pozo, se recomienda realizar uno para poder concluir si el pozo puede ser rescatable e incrementar su coeficiente de utilización mediante una rehabilitación sencilla, o si el estado físico del pozo es bueno y realmente el acuífero ha cambiado sus condiciones, y por lo tanto el pozo ya no es rentable, y se debe buscar otra fuente de abastecimiento que lo sustituya.

Es muy importante aclarar que en acuíferos que presentan una variación importante de los niveles estático y dinámico en función del temporal a lo largo del año, se realice este estudio de las curvas de abatimiento y coeficientes de utilización en al menos 2 periodos del año, para determinar si el comportamiento es similar o si se tienen dos o más gastos de explotación o producción de los pozos.

El diagnóstico de las fuentes de abastecimiento dará como resultado medidas de aplicación inmediata para corregir el estado físico de las fuentes, y el gasto máximo de extracción de las fuentes que debe ser tomado en cuenta para el Proyecto de Eficiencia Hidráulica.