Seguridad en Acueductos

Comisión Nacional del Agua
MANUAL DE AGUA POTABLE,
ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO
SEGURIDAD EN ACUEDUCTOS
Diciembre de 2007
www.cna.gob.mx
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ADVERTENCIA
Se autoriza la reproducción sin alteraciones del material contenido en esta obra, sin fines de lucro y citando la
fuente.
Esta publicación forma parte de los productos generados por la Subdirección General de Agua Potable, Drenaje y
Saneamiento, cuyo cuidado editorial estuvo a cargo de la Gerencia de Cuencas Transfronterizas de la Comisión
Nacional del Agua.
Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento.
Edición 2007
ISBN: 978-968-817-880-5
Autor: Comisión Nacional del Agua
Insurgentes Sur No. 2416 Col. Copilco El Bajo
C.P. 04340, Coyoacán, México, D.F.
Tel. (55) 5174-4000
www.cna.gob.mx
Editor: Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales
Boulevard Adolfo Ruiz Cortines No. 4209 Col. Jardines de la Montaña,
C.P 14210, Tlalpan, México, D.F.
Impreso en México
Distribución gratuita. Prohibida su venta.
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Comisión Nacional del Agua
Ing. José Luis Luege Tamargo
Director General
Ing. Marco Antonio Velázquez Holguín
Coordinador de Asesores de la Dirección General
Ing. Raúl Alberto Navarro Garza
Subdirector General de Administración
Lic. Roberto Anaya Moreno
Subdirector General de Administración del Agua
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Subdirector General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento
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Subdirector General Técnico
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Coordinador General de Atención de Emergencias y Consejos de Cuenca
M.C.C. Heidi Storsberg Montes
Coordinadora General de Atención Institucional, Comunicación y Cultura del Agua
Lic. Mario Alberto Rodríguez Pérez
Coordinador General de Revisión y Liquidación Fiscal
Dr. Michel Rosengaus Moshinsky
Coordinador General del Servicio Meteorológico Nacional
C. Rafael Reyes Guerra
Titular del Órgano Interno de Control
Responsable de la publicación:
Subdirección General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento
Coordinador a cargo del proyecto:
Ing. Eduardo Martínez Oliver
Subgerente de Normalización
La Comisión Nacional del Agua contrató la Edición 2007 de los Manuales con el
INSTITUTO MEXICANO DE TECNOLOGÍA DEL AGUA según convenio
CNA-IMTA-SGT-GINT-001-2007 (Proyecto HC0758.3) del 2 de julio de 2007
Participaron:
Dr. Velitchko G. Tzatchkov
M. I. Ignacio A. Caldiño Villagómez
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i
CONTENIDO
Página
1 DIAGNÓSTICO ................................................................................................. 6
1.1. CAPTACIÓN ................................................................................................. 11
1.1.1 Captación de aguas subterráneas............................................................... 11
1.1.2 Captación de aguas atmosféricas ............................................................... 16
1.1.3 Captación de aguas superficiales................................................................ 16
1.2. LÍNEAS DE CONDUCCIÓN.......................................................................... 17
1.2.1 TUBERIAS .................................................................................................. 20
1.2.2 Plantas de bombeo f ................................................................................... 31
1.2.3 Estructuras de protección............................................................................ 33
1.2.4 Accesorios................................................................................................... 34
1.3. POTABILIZACIÓN......................................................................................... 35
1.3.1 Desinfección................................................................................................ 35
1.3.2 Planta Potabilizadora .................................................................................. 35
1.4. OPERACIÓN DE UN ACUEDUCTO ............................................................. 36
1.4.1 Accesos....................................................................................................... 37
1.4.2 Energía eléctrica ......................................................................................... 38
1.4.3 Personal de apoyo ...................................................................................... 39
2 MEDIDAS PREVENTIVAS................................................................................ 40
2.1. PROTECCION .............................................................................................. 40
2.1.1 Captación .................................................................................................... 42
2.1.2 Conducción ................................................................................................. 44
2.2. VIGILANCIA .................................................................................................. 44
2.3. MANTENIMIENTO ........................................................................................ 48
2.3.1 Corrosión..................................................................................................... 49
2.3.2 Prevención de la incrustación...................................................................... 50
2.3.3 Conducción ................................................................................................. 52
2.3.4 Sistema eléctrico ......................................................................................... 52
2.3.5 Dispositivos de control y protección en la línea de conducción................... 53
2.3.6 Equipos de bombeo .................................................................................... 55
2.3.7 Subestación eléctrica .................................................................................. 56
2.3.8 Motor de combustión interna a diesel.......................................................... 56
2.3.9 Cabezal de engranes .................................................................................. 56
2.3.10 Prácticas de seguridad.............................................................................. 57
3 MEDIDAS CORRECTIVAS ............................................................................... 59
ANEXO A-1 .......................................................................................................... 62
CUESTIONARIO PARA EVALUAR EL RIESGO EN ACUEDUCTOS ................. 62
ANEXO A-2 .......................................................................................................... 69
PROYECTO DE LÍNEAS DE CONDUCCIÓN...................................................... 69
ANEXO A-3 .......................................................................................................... 75
DESASTRES NATURALES ................................................................................. 75
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1
INTRODUCCIÓN
En las últimas cuatro décadas, se ha observado un crecimiento acelerado de la
población del país lo que ha provocado graves problemas en cobertura y calidad de
los principales servicios, donde destaca el agua potable entre otros.
A medida que la población ha crecido, las demandas de agua han aumentado,
mientras que la oferta del líquido permanece invariable, por ello el manejo de este
recurso se ha hecho complejo y conflictivo; se agrava aún más por fenómenos
extraordinarios como las sequías.
Este crecimiento poblacional ha ocasionado la adopción de soluciones provisionales
insuficientes, que reducen la eficiencia en el manejo de este vital recurso.
Además de lo anterior, los sistemas de abastecimiento están expuestos a diversos
fenómenos destructivos que agravan la situación, bien sean de índole natural o de
origen social.
Como parte de las acciones encaminadas para reducir el impacto de los eventos que
se conjugan en esta problemática, se ha preparado el presente manual.
Se hace notar que el alcance de esta obra cubre sólo la parte del sistema de
abastecimiento comprendida desde la fuente de abastecimiento hasta la entrega del
agua en bloque sin incluir los aspectos de regulación y de la distribución.
Una de las preguntas que surgen a los encargados de la operación y mantenimiento
de los acueductos, es si la población a la que surte el acueducto cuenta con todas
las herramientas y medidas emergentes para considerar el suministro de aguó
potable segura y sin riesgo ante todo tipo de fenómenos.
Para responder a esta pregunta, se debe atender a una serie de cuestionamientos,
los cuales les darán la respuesta. Estos son los siguientes:
La primera pregunta que surge es sí la población que abastece el acueducto cuenta
con más de una fuente de abastecimiento, en caso de tener una sola fuente y al fallar
el acueducto en el suministro de agua potable se encuentra en gran riesgo. Otra
interrogante que salta a la vista es, si se tiene más de una fuente: de abastecimiento,
los sistemas se encuentran interconectados, ya que en caso negativo una parte de la
población se quedará sin suministro al fallar uno de los acueductos.
Relativo al mismo tema de las fuentes de abastecimiento, se tienen las preguntas del
estado en que se encuentran las obras de toma, sus mecanismos de operación. ¿Se
encuentran en buen estado?, el mantenimiento que se le proporciona ¿Es
satisfactorio y frecuente?, la calidad del agua que se tiene en la fuente ¿Es adecuada
y se efectúan análisis frecuentes para comprobar su composición?, el gasto
disponible, ¿Es adecuado a las necesidades y se tiene la potencialidad necesaria a
corto y mediano plazo?
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2
Relativo a la línea de conducción, ¿Se conoce el estado en que se encuentra la
tubería, si no existe corrosión, si se ha revisado interiormente y no se tienen
incrustaciones que reduzcan el gasto requerido?, las válvulas de AEA y de desagüe
¿Se tienen?, y en caso afirmativo ¿Están en buen estado?, ¿Se les da
mantenimiento preventivo frecuente?, ¿Se encuentran protegidas y vigiladas las
cajas de válvulas?
Asociado al acueducto, se encuentran las estructuras de protección como son: las
torres de oscilación, cámaras de aire, tanques unidireccionales, cajas rompedoras de
presión, tanque de regulación, etc. Para estas estructuras es necesario conocer, en
primer lugar, si existen, su estado físico, la protección con que cuentan, su
mantenimiento preventivo, etc.
Una parte importante en un acueducto son las plantas de bombeo. Estos elementos
requieren atención especial debido a la gran cantidad de partes que son susceptibles
de fallar y que pueden poner en riesgo el abasto de agua potable; entre estos
elementos se encuentra una falla en el suministro de energía eléctrica, ¿Se dispone
de energía alterna?; puede existir una falla en las bombas o motores, en los
controles mecánicos o eléctricos o en las válvulas, ¿Se tienen elementos de reserva,
o almacén de refacciones?; la planta de bombeo ¿Está cercada y vigilada
constantemente?.
Finalmente, una de las partes más importantes de un acueducto y que no forma
parte directa de él son los caminos de acceso; ¿Existen, están en buen estado y son
transitables todo el año?
La respuesta a las interrogantes anteriores, nos darán una idea del grado de
seguridad en que se encuentra el acueducto y el suministro de agua en bloque a una
población; en la Tabla I del Anexo I se plantea una serie de preguntas en forma
tabular, con tres respuestas a cada pregunta. Si la respuesta a la pregunta se
encuentra en la tercera columna, el suministro de agua a la población tiene un cierto
riesgo de suspenderse, o en caso de presentarse la falla no se está en condiciones
de un pronto restablecimiento del servicio dependiendo de la interrogante planteada;
en cambio por cada respuesta que se localiza en la primera columna, el riesgo de
falla en el suministro disminuye.
En una encuesta realizada a diversos organismos operadores de la República
Mexicana, a preguntas que aparecen en la Tabla 2 del Anexo I, se obtuvieron la
respuesta de 53 acueductos, con los resultados principales que se muestran en las
Figuras. A a D
De estos resultados, salta a la vista que el 68% de las poblaciones no cuentan con
fuentes alternas de suministro de agua y el 68% de las fuentes no tienen vigilancia
permanente. Estos únicos resultados por si mismo dan una idea del grado de
vulnerabilidad a que están sujetos los suministros de agua de acueductos de la
mayoría de las poblaciones de la República Mexicana.
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3
De la encuesta, se observa que existe falta de vigilancia en elementos que forman
parte del acueducto, como son la planta potabilizadora, donde el 72% de las plantas
están vigiladas, o en las plantas de bombeo, donde únicamente el 47% de ellas
cuenta con vigilancia continua.
Otro de los aspectos notorios es la falta de fuentes alternas de energía eléctrica;
aproximadamente el 98% de las plantas de bombeo no cuentan con ella y uno de los
problemas más comunes en la falta de suministro de agua es la interrupción en la
corriente eléctrica.
Finalmente, las válvulas aún protegidas mediante cajas u otro dispositivo, presentan
en muchos casos violación de esta protección a causa de vandalismo.
Figura. A Resultado de la encuesta de la obras de toma
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4
Figura.B Resultado de la encuesta en la línea
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5
Figura. C Resultado de la encuesta en las plantas de bombeo
Figura.D Resultado de la encuesta en potabilización
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6
1 DIAGNÓSTICO
El enfoque del presente Manual de Seguridad de Acueductos, es el establecimiento
de las acciones necesarias que permitan garantizar la seguridad del suministro de
agua potable en bloque.
En la mayoría de las localidades, normalmente el abastecimiento de agua potable se
realiza a través de una sola captación y una sola línea de conducción, por lo que la
seguridad en el suministro de agua es baja, pudiendo presentarse deficiencias en el
servicio debido a que los sistemas de abastecimiento están expuestos a diversos
fenómenos, sean de índole natural, accidental o de origen social, por lo que se
deberán tomarse acciones encaminadas a reducir el impacto de estos fenómenos.
El conocimiento de un sistema de suministro de agua potable en bloque, se hace a
través de inspecciones a los elementos que lo componen, con entrevistas con el
personal que lo opera y adicionalmente con encuestas a los usuarios relativas a la
calidad del servicio.
Complementando estas actividades, se requiere tener conocimiento de las
condiciones topográficas actuales y de la geotécnia, ya que al paso de los años
pudieran presentar alteraciones en relación a las condiciones presentadas en el
proyecto original, debido a asentamientos del terreno, deslaves, excavaciones, etc.
así como tener la hidrología del sistema y los datos básicos actualizados para, en
caso necesario, estudiar su funcionamiento hidráulico.
El diagnóstico técnico de la situación actual de un sistema de suministro de agua
potable en bloque, se basa en una descripción clara y concisa del estado que
guardan sus componentes, identificando las situaciones prevalecientes que en un
momento determinado, podrían afectar el suministro de agua potable o que propicien
interrupciones frecuentes en el mismo.
Para la realización de un diagnóstico técnico de la situación actual, es conveniente
iniciar los recorridos del sistema de suministro de agua potable en bloque a partir de
la captación, continuar por la línea de conducción y sus estructuras así como por el
sistema de potabilización o desinfección.
Un elemento importante para realizar el diagnóstico lo constituye la
conceptualización del sistema. Un sistema de suministro de agua potable en bloque
debe estar respaldado en las siguientes acciones principales:
• Planeación
• Información
• Toma de decisiones
• Ejecución
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7
a) La planeación es la preparación de los objetivos que hay que alcanzar en un
tiempo dado de las diversas etapas económicas, de desarrollo y de los
elementos que han de llevar a cabo su ejecución.
b) La información consiste en obtener, procesar y proporcionar los datos
relevantes sobre el estado actual del sistema, y si es posible de su entorno. La
información así obtenida, dará soporte a la planeación y a la toma de
decisiones.
c) Tomando en cuenta la planeación del sistema y la información del mismo, se
selecciona la solución definitiva y se dan las órdenes para la ejecución de la
solución aprobada.
d) La ejecución asegura la transmisión de las decisiones y órdenes aprobadas,
así como la implantación de los planes aprobados.
Con la finalidad de contar con los principales signos que permitan evaluar la
eficiencia del sistema de suministro de agua potable en bloque, a continuación se
describen las estructuras más frecuentes, las cuales se componen de:
• Captación
• Conducción
• Potabilización
En la FIGURA 1.1 se muestran los componentes de un sistema de entrega de agua
potable en bloque.
La operación de un acueducto debe ser continua y eficiente, debiendo tener presente
principalmente las siguientes obras complementarias:
• Accesos
• Fuentes de energía
• Apoyos
En la FIGURA 1.2 se muestran las obras complementarias que nos permiten efectuar
una operación continua y eficiente de un acueducto.
Una vez bosquejados cada uno de los componentes del acueducto, se debe conocer
cuál es el estado actual de cada uno de ellos, para lo cual se partirá de una serie de
diagnósticos, los que se describen a continuación.
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Figura. 1.1 Componentes de un sistema de entrega de agua potable en bloque
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9
Figura. 1.2 Operación de un sistema de abastecimiento de agua notable
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10
Figura. 1.3 Tipos de captación
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1.1. CAPTACIÓN
Las captaciones, para su estudio y diagnóstico, están agrupadas según el lugar
donde se obtiene el líquido, los cuales son, FIGURA.1.3:
• Agua subterránea
• Agua atmosférica
• Agua superficial
1.1.1 Captación de aguas subterráneas
Las aguas subterráneas se captan a través de:
• Pozo
• Manantial
1) Pozos
Un pozo se define como una perforación profunda que conecta con un acuífero,
ademado de mampostería, concreto o acero y generalmente equipado con un
conjunto bomba motor.
Sin considerar la errónea localización del pozo y asumiendo que ésta es adecuada,
existen numerosas razones para que un pozo funcione en forma ineficiente,
reduciendo paulatinamente con el tiempo el suministro de agua a la localidad. En el
medio de explotación de aguas subterráneas es conocida la frecuencia con la que los
pozos funcionan ineficientemente, incluso pozos que se suponen eficientes, no lo
son.
La ineficiencia se puede deber a (FIGURA. 1.4):
• Defectos de diseño
• Defectos constructivos
• Defectos operacionales
• Problemas regionales
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12
Figura 1.4 Causas de ineficiencia en pozos
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a) Defectos de diseño
En general, en todos los proyectos ejecutivos se suelen presentar, desde su origen,
defectos en el diseño, en cuanto a los pozos no están exentos de esta eventualidad.
Las deficiencias se presentan o resultan una vez que entra en operación el pozo, por
lo que hay necesidad de diagnosticar si la falla es imputable al diseño.
Las fallas más frecuentemente detectadas en el diseño de pozos suelen ser:
• Pozos incompletos
• Cedazo en exceso
• Falta de cedazo
• Información litológica inadecuada
• Filtro granular, cedazo mal diseñado
• Aforo mal realizado o interpretado
• Selección inadecuada de la bomba
• Defectuosa protección sanitaria o química del pozo
b) Defectos constructivos
Si todos los puntos de la etapa de diseño del pozo son correctos, hay necesidad de
investigar como fue el desarrollo de su construcción, pues su deficiencia se ve
reflejada en la ineficiencia del mismo. Los defectos en la etapa constructiva se
pueden obtener de las bitácoras levantadas durante la construcción, pues en ellas es
posible detectar alguna de las siguientes deficiencias:
• Fluidos de perforación inadecuados
• Falta de desarrollo del pozo
• Filtro granular mal colocado
• Defectos en la colocación del ademe
• Falta de verticalidad del pozo
• Materiales defectuosos o inadecuados
Alguno de estos puntos, adicionalmente a lo que se obtenga en la bitácora de la
obra, es posible identificarlos directamente de la observación del pozo.
c) Defectos operacionales
Una vez verificados los tres puntos anteriores, hay necesidad de observar cómo se
opera el pozo ya que, en general, en los años subsecuentes a su puesta en marcha,
las piezas que integran el equipo de bombeo sufren desgaste, pudiéndose
diagnosticar durante la inspección los siguientes defectos:
• Falta de mantenimiento del pozo
• Falta de mantenimiento en el conjunto bomba-motor
• Falta de reposición del filtro granular
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• Arranques y paros frecuentes, no programado del equipo de bombeo
d) Problemas regionales
En muchas ocasiones los problemas de funcionamiento de un pozo no son
originados por ninguna de las causas anteriores sino por alguna de las siguientes:
• Abatimiento regional de los niveles freáticos
• Aguas corrosivas
• Aguas incrustantes
• Bacteria ferruginosas.
1) La explotación del agua subterránea adquiere un perfil cada vez más
importante debido, por un lado, al aumento de la demanda ocasionada por el
crecimiento de la población, las industrias y las zonas agrícolas de riego, y por
otro la disminución en el uso de los escurrimientos superficiales, dada la
enorme contaminación que presentan.
La explotación intensiva de acuíferos provoca el abatimiento del nivel estático,
que se manifiesta algunas veces como un aumento de la salinidad.
Se debe investigar si existe algún programa racional de explotación de
acuerdo a un balance hidrológico del acuífero. La sobreexplotación regional de
un acuífero implica descensos paulatinos del nivel freático. El problema se
presenta en una disminución del espesor saturado del acuífero y en
consecuencia del caudal explotable, hasta llegar a la situación extrema de que
el pozo quede completamente seco, "pozo colgado".
La única solución a esta situación consiste en regular la: explotación regional,
hasta permitir la recuperación parcial o total de los niveles. Otra solución
consiste en profundizar el pozo, con lo que se prolonga su vida útil.
2) El proceso de la corrosión del agua sobre los ademes metálicos y bombas
implica el deterioro con su paulatina desintegración. En el caso del cedazo, se
agrandan las ranuras que permiten la entrada del filtro granular y
posteriormente permiten el paso del material del acuífero.
El problema se manifiesta con una presencia, más o menos repentina, de
sólidos del filtro granular del pozo. Esta situación va acompañada por un
descenso brusco de la capacidad del pozo debido al azolve acumulado dentro
del mismo, y si éste alcanza el nivel de la bomba, ésta puede atascarse. En el
inciso 3.2.1.8 se amplían los detalles relativos a las causas de corrosión.
3) La incrustación consiste en la precipitación de iones disueltos por las aguas,
sobre la parte metálica del pozo que está en contacto con ellas. Se manifiesta
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15
por una disminución de la capacidad del pozo al verse obturados los cedazos.
Ver el inciso 1.2.1.7 para mayor detalle de incrustación.
4) La bacteria ferruginosas, no perjudiciales a la salud, oxidan y precipitan el
hierro y manganeso disuelto en el agua, que junto con los organismos
presentes en el agua forman una masa gelatinosa que obstruye cedazo y
poros del acuífero inmediato al pozo. Su presencia se manifiesta también
como una disminución del gasto en el pozo.
1.1.1.1. Manantial
El manantial es el sitio donde el acuífero emerge a la superficie y es posible captarlo
de manera directa en el mismo sitio de su afloramiento, o de manera, indirecta, en la
cual se permite un tramo de escurrimiento y posteriormente se aprovechan las
aguas.
Los problemas que se pueden presentar en un manantial son debidos al abatimiento
del nivel freático y ala contaminación de las aguas una vez que afloran a la
superficie.
Los manantiales sufren variaciones importantes del gasto en el transcurso del año, el
cual aumenta en época de lluvias y disminuye o a veces se agota en época de
estiaje.
El manantial, ya sea que se capte directa o indirectamente, debe contar con una caja
de captación la cual se deberá verificar si su funcionamiento es correcto, de forma
que capte plenamente el afloramiento; que cuente con un vertedor de demasías que
permita que la caja derrame antes de que el nivel del agua ahogue el manantial; la
válvula de desagüe, si existe, debe permitir abatir el nivel de la caja para
inspecciones e incluso debe de servir de salida del azolve. La válvula de
seccionamiento, entre la línea de conducción y la caja, debe permitir el
mantenimiento, inspección y reparaciones en la línea de conducción.
Un punto importante para prevenir la contaminación del agua, o de la destrucción del
propio manantial, es la presencia de protecciones que eviten la entrada de personas
y animales sin control dentro del recinto del manantial.
El funcionamiento de los manantiales, en cuanto a la cantidad de gasto aportado a
través del tiempo y su comportamiento en relación a la posible contaminación de sus
aguas con la masa de agua superficial, sobre todo en época de lluvias, y de las
posibles obturaciones sufridas en época de estiaje, se podrá obtener con los
registros de los gastos obtenidos de mediciones y los análisis de la calidad del agua.
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1.1.2 Captación de aguas atmosféricas
Las aguas atmosféricas o meteorológicas se captan en superficies expuestas a la
intemperie. Las aguas superficiales, como son los ríos (FIGURA.1.5), lagos, lagunas,
embalses, presas, grutas y cenotes se aprovechan de la siguiente manera:
• En forma directa
• Con barraje
• Con dique
• Con presa derivadora
• Con presa de almacenamiento
• Con obra de toma selectiva
Figura. 1.5 Obra de toma en un río
1.1.3 Captación de aguas superficiales
El agua del subálveo se considera como superficial y su captación se logra a través
de:
• Pozos someros
• Galería filtrante
• Pozos Ranney
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El agua superficial que escurre en canales o tuberías construidas originalmente para
otro fin diferente al suministro de agua potable, como puede ser para el riego
agrícola, generación de energía eléctrica, etc., puede llegar a considerarse como una
fuente de captación, si se construyen las estructuras requeridas, como es una obra
de toma en el caudal o tubería.
1.2. LÍNEAS DE CONDUCCIÓN
La conducción es la parte del sistema que transporta el agua desde la fuente de
abastecimiento o captación hasta el punto de entrega.
Las obras destinadas al transporte de agua potable reciben el nombre de
"Conducción", y es posible clasificarla de acuerdo a la forma hidráulica de
transportarla, la cual puede ser:
• Gravedad: 1) Mediante canales a superficie libre, como el de la FIGURA.
1.6
2) Mediante conductos cerrados a presión
• Bombeo: 1) Mediante conducciones a presión impulsado por equipos de
bombeo.
La conducción puede realizarse por gravedad si las condiciones topográficas lo
permiten. En caso contrario, se realiza mediante bombeo.
Es común el empleo combinado de estas dos formas de conducción.
Una de las características que debe tener una línea de conducción es que sea de
fácil inspección, de preferencia paralela a algún camino existente o el construido para
el mantenimiento de la línea de conducción, quedando ésta, de preferencia, dentro
del derecho de vía del camino.
La conducción a gravedad de un sistema de suministro de agua potable en bloque
puede ser por medio de tuberías, túneles ó canales. Cuando el agua es potable, no
debe ser conducida en canales descubiertos.
La conducción de agua por gravedad en conductos cerrados puede efectuarse
trabajando a superficie libre o a presión, siendo esta última la más conveniente y, en
general, la que se utiliza con mayor frecuencia.
La conducción por bombeo se realiza generalmente de un pozo o un cárcamo.
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18
Figura. 1.6 Canal parcialmente abierto
Una línea de conducción, sea por gravedad o bombeo, está constituida por los
conductos, estructuras de operación, de protección y especiales. En la FIGURA. 1.7
se muestran los diversos componentes de la conducción:
Para realizar una inspección visual de un acueducto se recomienda lo siguiente:
Disponer de un vehículo para transportarse; si los accesos a lo largo del acueducto
son transitables todo el año, se puede utilizar un automóvil; en caso contrario una
camioneta pick up, la cual puede ser de tracción sencilla o doble tracción,
dependiendo de lo accidentado y grado de dificultad del camino de operación y los
accesos. En algunos tramos se deberá realizar el recorrido a pie.
Las herramientas mínimas para realizar una inspección visual a un acueducto son
una cinta métrica, botas o zapatos adecuados, pico y pala, cámara fotográfica para
realizar un reporte y por supuesto papel, pluma y/o lápiz para hacer anotaciones.
Una vez iniciado un recorrido de inspección visual se deberán observar detalles a fin
de identificar posibles fallas existentes o síntomas de inicio de las mismas.
A continuación se analizará cada uno de los componentes de una conducción.
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19
Figura. 1.7 Componentes de una conducción
Figura. 1.8 Problemas en tuberías
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20
1.2.1 TUBERIAS
En el presente subcapítulo, se tratan las tuberías de conducción de acueductos,
tanto enterrados como superficiales.
Entre los problemas que se presentan en las tuberías de conducción de acueductos,
las cuales se muestran en la FIGURA. 1.8, se tiene:
1.2.1.1. Colapso de la membrana
Este tipo de falla ocurre, generalmente, en tuberías de acero cuando se presentan
presiones negativas producidas por un vaciado súbito dentro de la misma, y es
debido a que se tiene un espesor inadecuado o a falta de válvulas suficientes de
admisión y expulsión de aire.
1.2.1.2. Aplastamiento o desgarre de la tubería
El aplastamiento en una sección de una tubería ocurre cuando falla el apoyo de la
tubería, como puede ser una silleta o un atraque en tuberías elevadas, o en un
atraque horizontal o vertical, tanto en tuberías superficiales como enterradas; esta
falla se produce cerca de la unión tubería atraque.
Otra causa por la que puede presentarse el aplastamiento de la tubería es a causa
de un accidente, como puede ser un golpe, o por vandalismo.
El desgarre de la tubería se presenta cuando se tiene una presión de operación que
no es capaz de resistir la tubería debido a que fue diseñada en forma inadecuada.
1.2.1.3. Separación de tramos de tubería
Esta falla puede deberse a muy diversas causas; como son
• Sismo
• Fenómenos hidrometeorológicos
• Fallas de tipo geológicas
• Causas de origen humano
a) La separación de tramos de una tubería a causa de un sismo se produce
cuando las ondas sísmicas en el terreno producen esfuerzos y deformaciones
en las tuberías enterradas, lo que causa la falla en la continuidad de la misma,
siendo más comunes si las juntas en las tuberías son rígidas o el material es
poco dúctil o poco resistente.
Otra falla típica originada por efectos sísmicos es el desplazamiento
permanente del suelo, originado por la licuación de suelos en tuberías
localizadas en arenas o suelos granulares saturados, o el corrimiento o
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21
desplazamiento masivo del terreno en zonas topográficas con cierta
inclinación del mismo (FIGURA. 1.9).
b) Las fallas de tipo hidrometeorológicas son aquellas en que la tubería se
encuentra en un cauce y no está debidamente protegida, y en una avenida del
río se produce la socavación en la tubería (FIGURA. 1.10); este mismo efecto
se puede producir en tuberías cercanas al mar, cuando la marea y oleaje
inciden en la zona del trazo debido a la presencia de un huracán ocasionando
la erosión alrededor de la tubería y la falla de la misma (FIGURA. 1.11).
c) La falla de tipo geológica que causa la separación de tramos de tubería es la
que se produce en el terreno por efecto de bombeo de aguas subterráneas o
el movimiento del terreno en una falla durante un sismo, ocasionando el
desplazamiento del mismo.
Otra falla común que se produce en las tuberías de conducción es la falla del
terreno en un atraque o silleta, como la que se muestra en la FIGURA. 1.12
d) Una de las causas de separación de tramos de tubería es el vandalismo,
principalmente cuando la línea se encuentra superficial y sin protección.
Figura. 1.9 Desplazamiento del terreno en una ladera
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22
Figura.1.10 Falla de la tubería en el cruce de un río
Figura.1.11 Tubería descubierta a causa de un huracán
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23
Figura. 1.12 Falla de una silleta de una tubería
En la FIGURA. 1.13 se muestran las fallas típicas que se producen en las tuberías de
conducción.
1.2.1.4. Falla de la tubería en una intersección
Esta falla puede deberse a un refuerzo en la intersección de las membranas mal
proyectadas o mal construidas o bien, si se requiere un atraque, este fue mal
proyectado, no se construyó, o su construcción no fue adecuada.
1.2.1.5. Falla en un codo
Puede deberse al deslizamiento de la tubería en un cambio de dirección horizontal o
vertical, a causa de una falla en el atraque o falta de éste.
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Figura. 1.13. Fallas típicas en tuberías de conducción de agua
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1.2.1.6. Tubería cubierta
Una tubería superficial puede quedar cubierta a causa de diversas circunstancias.
Esta falla se presenta cuando la tubería se encuentra en una zona de materiales
sueltos, como puede ser arenas, zonas desérticas, etc., o bien, debido a falla de
terreno.
En tuberías enterradas se deberá observar que la zona del trazo se encuentre seca,
la aparición de humedad puede ser causa de una fuga; para verificar la posible fuga,
si se observa humedad o agua, se procederá a descubrir la tubería.
Otro concepto que deberá observarse son los posibles hundimientos del terreno
alrededor del trazo, esto es un aviso de falla del terreno que puede causar la
separación de tramos de tubería, o un incremento de esfuerzos en tuberías
continuas.
Si la tubería se encuentra al descubierto debiendo estar enterrada, se deberá
investigar la causa de esto y realizar a la brevedad las correcciones necesarias.
1.2.1.7. Disminución del gasto
En algunas ocasiones, puede llegar a ocurrir que en un extremo de la línea de
conducción se tenga un gasto, medido mediante algún procedimiento, y en otro
punto del acueducto aguas abajo se presente un gasto menor sin causa justificada.
Esta disminución del gasto puede deberse a una fuga o una obstrucción dentro de la
tubería.
La fuga de agua puede deberse a diversas causas, como son rotura o separación de
la tubería o bien, a causa del derrame en alguna de las estructuras de protección.
La principal causa de obstrucción dentro de una tubería es causada por la
adherencia en las paredes de la misma de elementos bacteriológicos, debido a la
calidad del agua, lo que ocasiona una disminución en el diámetro de la tubería y un
cambio en el coeficiente de rugosidad de la misma, originando una variación en el
gasto en el acueducto. En la FIGURA.1.14 se muestra un tramo de tubería con
incrustaciones de elementos bacteriológicos y en la Tabla 1.1 se indican los
parámetros principales que causan la incrustación.
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Tabla 1.1 Parámetros de diagnóstico de incrustación.
INCRUSTACIÓN
Características Concentración Efecto
Dureza total de
carbonato
<300 mg/l
Depósito de carbonatos
de calcio
Total de hierro (Fe) >2 mg/l Precipitación de hierro
Total de manganeso (Mn) >1 mg/l
Precipitación de
manganeso
pH Alto
Oxigeno Presencia
pH >7.5 Aguas incrustantes
Figura. 1.14 Incrustación en el interior de una tubería
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1.2.1.8. Corrosión
La corrosión consiste en la destrucción de las partes metálicas, causada por
reacciones electroquímicas con el medio circundante. El oxígeno contenido en el
agua o aire, que se encuentra en contacto con el metal, se transforma en óxidos que
reaccionan con la estructura del metal y lo destruyen en forma gradual. En la Tabla
1.2 se presentan los principales parámetros que causan corrosión.
Tabla 1.2 Parámetros de diagnóstico de corrosión
corrosión
Características Concentración Efecto
pH <7 Aguas corrosivas
Ácido sulfhídrico H2S Puede tener olor o sabor a
huevo podrido
Corrosión fuerte
Sólidos totales >1000 mg/l Corrosión Electrolítica
Bióxido de carbono
(CO2)
>50 mg/l Aguas corrosivas
Cloruros (como CI) >500 mg/l Aguas corrosivas
Oxígeno disuelto 02 Presencia Ayuda a la corrosión
La corrosión de las tuberías es uno de los problemas más graves que se presentan.
El deterioro de líneas de conducción, tanto tuberías enterradas como superficiales,
válvulas, bombas y equipos debido al fenómeno de corrosión es un caso que
requiere de atención inmediata en la mayoría de las instalaciones que manejan agua.
La corrosión no se presenta únicamente en materiales metálicos, como son fierro,
acero, zinc, aleaciones metálicas, etc., sino también en materiales no metálicos como
el concreto, plásticos y madera.
Los problemas de corrosión causan grandes pérdidas económicas y pueden ser de
dos tipos:
• Directas i
• Indirectas
a) Las pérdidas directas se refiere a los costos causados por el reemplazo de la
pieza y sus componentes corroídos, así como el costo en la protección
adicional, mano de obra, el uso de materiales resistentes a la corrosión,
recubrimientos, etc.
b) Las pérdidas indirectas son ocasionadas por causas debidas a interrupciones
en una planta de bombeo: pérdida de agua en líneas de conducción y tanques
de almacenamiento corroídos, pérdida de eficiencia en equipo, estructura o
tubería donde se tiene el problema, contaminación del agua; sobrediseño de
instalaciones para tomar en cuenta la corrosión; falta de seguridad y
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28
confiabilidad, como puede ser la pérdida de salud o de la vida a causa de
accidentes originados por la corrosión.
La presencia de contaminantes en el suelo, tales como sales, cenizas, residuos de
carbón de mina o desperdicios, incrementan considerablemente la velocidad de
corrosión. Las tuberías de acero enterradas están sujetas a la corrosión, como
resultado de una diferencia en el contenido de oxígeno, además, la composición del
suelo en donde se localiza una tubería, válvula, etc., con dos o más tipos de suelos
diferentes, tales como: arcilla arenosa, grava arcillosa, limo arcilloso, el cual
incrementa la probabilidad de corrosión. En general, los pantanos, las ciénagas, los
suelos de turba y los suelos alcalinos son corrosivos. La corrosividad del suelo,
llamada también agresividad, puede ser determinada por medio de muestreo,
pruebas y/o análisis químicos y de mediciones de resistividad conforme a la NOM-
C-346-1987. Las pruebas se deben realizar tanto en campo como en laboratorio.
Existen parámetros que se deben verificar en el agua que conduce la tubería, en las
aguas freáticas y superficiales y en el suelo donde se localiza la línea y que son
potencialmente agresivos a las tuberías de acero y de concreto, que se considera
que contribuyen al fenómeno de corrosión, las cuales son
• Contenido de cloruros en mg/l o en %,
• contenido de sulfatos en mg/l o en % y
• potencial de hidrógeno (pH).
Para el suelo
• Resistividad en ohms-cm,
• contenido de cloruros en mg/l o en %,
• contenido de sulfatos en mg/l o en %,
• potencial de hidrógeno (pH) y
• corrientes eléctricas parásitas.
Estos parámetros se deben definir completamente. A continuación se describen los
parámetros que afectan a los principales materiales que se utilizan en tuberías de
conducción.
I. Tuberías de acero
Se considera que las aguas son agresivas al acero si presentan las siguientes
características (NOM-C-346):
• Cloruros : Concentraciones mayores de 500 mg/l
• pH : Menor de 6.5
• Índice de Langelier Negativo
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29
En tuberías de acero, la resistividad del suelo es el parámetro más importante para
verificar la corrosividad del suelo. Se consideran suelos agresivos al acero si
presentan las características (NOM-C-346), en cuanto a la función de la resistividad,
que se indica en la Tabla 1.3, además de las siguientes características:
• Cloruros: Concentraciones mayores a 0.02%
• Potencial de hidrógeno (pH) Menor de 6.5
• Corrientes eléctricas parásitas.
Tabla 1.3. Agresividad al acero en relación con la resistividad
Agresividad del suelo Resistividad (OHMS-CM)
No agresivos Mayores que 10000
Ligeramente agresivos de 4000 a 10000
Medianamente agresivos de 2500 a 4000
Muy agresivos de 1000 a 2500
Extremadamente agresivos Menores de 1000
En el caso que se detecten corrientes eléctricas parásitas o se observen posibles
fuentes generadoras de corriente directa, a lo largo del trazo de las líneas de
conducción, se debe realizar un estudio para evaluar el potencial agresivo de los
suelos.
Los métodos de protección recomendados para tuberías de acero, enterradas o
sumergidas en agua, son los siguientes:
• Recubrimientos
• Protección catódica
La responsabilidad para prevenir la corrosión recae directamente en los ingenieros
proyectistas, el constructor, fabricante de los materiales y en los supervisores. Estas
personas deben tener el suficiente conocimiento sobre corrosión para tomar las
decisiones adecuadas y pertinentes en cada caso particular.
No se recomiendan las tuberías de acero sin protección en instalaciones enterradas.
En el caso de cruces de tuberías ya instaladas y sin protección o revestimiento, se
puede tener protección catódica para prevenir la corrosión. En el Capítulo 2 se dan
las recomendaciones de protección de tuberías.
II. Tuberías de concreto
Se considera que las aguas son agresivas al concreto si presentan las siguientes
características con relación al contenido de sulfatos:
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• mayor que 80 mg/l concretos con cemento Tipo CPO, Clase 20 *
• mayor que 250 mg/l concretos con cemento Tipo CPO, Clase 30 y 30R *
• mayor que 500 mg/l concretos con cemento Tipo CPO-RS *
Si la tubería de concreto va a estar expuesta a soluciones o suelos que contengan
sulfatos, se debe usar el tipo de cemento que se recomienda en la Tabla 1.4
En el caso de que se anticipen variaciones frecuentes del nivel freático, los valores
acotados en los puntos anteriores se interpretan en forma rigurosa, puesto que esta
condición aumenta la agresividad del terreno y en consecuencia deben llevarse a
cabo estudios complementarios.
* Según NOM PNMX - c -414 -1998 - ONNCCE
Tabla 1.4 Exposición del concreto a sulfatos
Exposición a
sulfatos
Sulfato
acuosoluble
(SO4) en el suelo
porcentaje por
peso
Sulfato
(SO4) en
el agua,
mg/l
Tipo de cemento
recomendado
Concreto de
agregado de
peso normal
Relación
máxima
agua/cemento
por peso*
Concreto de
agregado
ligero
Resistencia
a la
compresión
f’c mínima
kg/cm
2
Insignificante 0.00 - 0.10 0 -150 CPO - -
Moderada 0.10 - 0.20 150 -1500 CPEG,CPP 0.50 260
Severa 0.20 - 2.00
1500
10000
CPO RS 0.45 300
Muy severa Más de 2.00
Más de
10000
CPP RS 0.45 300
"Una relación agua/cemento más baja o una resistencia más alta que puede requerir
para baja permeabilidad o para protección contra corrosión de piezas de accesorios
ahogados, o para congelamiento o deshielo”.
+ Agua de mar
+ Puzolana que se determinó por medio de prueba o por experiencia para mejorar la
resistencia a sulfatos cuando se use en concreto que contenga cemento tipo CPP RS
" Según NOM PNMX - c -414 -1998 - ONNCCE
Los métodos de protección recomendados para tuberías de concreto presforzado
son los siguientes:'
• Selección del tipo de cemento en la fabricación
• Aumentar el espesor del mortero o concreto de recubrimiento
• Aplicación de recubrimientos I
• Utilización de encamisado de polietileno
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• Utilización de protección catódica
En el Libro "Protección Catódica y Recubrimientos Anticorrosivos", del MAPAS, se
dan lineamientos y recomendaciones detalladas para prevenir y combatir la
corrosión.
Las tuberías de concreto, ya sea reforzado, presforzado o pretensado, tienen una
mayor resistencia a la corrosión en la mayoría de los casos. Esto es debido a la
protección del cemento Portland al acero dentro del concreto, pero hay que tener
precaución en suelos con cloruros, ácidos o con sulfatos, o expuesto a condiciones
atmosféricas.
Aun cuando se tenga protegida exteriormente una tubería, la corrosión se puede
presentar por la parte interna, o en tuberías enterradas un suelo corrosivo puede
afectar la tubería y su protección (FIGURA. 1.15).
III.Otros materiales
La principal causa de corrosión en las tuberías de asbesto-cemento (A-C) se
presenta en suelos ácidos. Las tuberías de A-C se comportan satisfactoriamente en
suelos ácidos en pH mayor o igual a los indicados en la Tabla 1.5
TABLA 1.5 pH DE SUELOS ACIDOS
Condición del agua dentro del suelo pH
Tranquilo 4.0
Moderadamente fluctuante 5.0
Removible o cíclico 5.5
Los materiales termoplásticos que se utilizan con mayor frecuencia en la conducción
de agua son el cloruro de polivinilo. Estos materiales son los más resistentes a los
problemas de corrosión.
1.2.2 Plantas de bombeo f
En este tipo de componentes de un acueducto es donde puede presentarse una
mayor variedad de fallas que impidan su funcionamiento. Entre estas se encuentran:
a) Equipo de bombeo
Si la bomba no gira, así como si se presentan ruidos, vibraciones o empieza a
despedir olores, no se debe arrancar el equipo de bombeo.
b) Suministro de energía eléctrica
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Se debe investigar si la falla en el suministro de energía eléctrica se debe a la
alimentación externa o es una falla dentro de la planta de bombeo.
c) Válvulas de seccionamiento (esféricas, mariposa, compuerta, etc.) o en una
válvula de desfogue en los múltiples
Figura. 1.15 Corrosión en una tubería de concreto presforzado i
Cualquier falla o descompostura en las válvulas impedirá el funcionamiento del
sistema, por lo que deberán de arreglarse inmediatamente.
d) Equipos electromecánicos
Se debe revisar visualmente en los arrancadores las conexiones, alambrados
y aislamientos, así como los cables de fuerza, y en caso de estar deteriorados
no se deben arrancar los equipos.
e) Falla humana en la operación de los equipos
Esta falla se presenta generalmente por falta de capacitación del personal de
operación de las plantas de bombeo.
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f) Incendio dentro de la planta Un incendio dentro de una planta de bombeo
puede deberse a una falla eléctrica junto a elementos inflamables, o a causa
de un error humano.
g) Explosión
h) Vandalismo o disturbios en la zona
Se debe tener protegida, de ser posible, la zona de las plantas de bombeo,
mediante un bardeado, con malla ciclónica y/o mediante vigilancia continua.
1.2.3 Estructuras de protección
Las principales estructuras de protección dentro de un acueducto son las torres de
oscilación, los tanques unidireccionales, las cámaras de aire, válvulas aliviadoras de
presión, cajas rompedoras de presión y los tanques de cambio de régimen. Se
describen a continuación los principales detalles que es necesario verificar durante
una inspección.
1.2.3.1. Torres de oscilación
Estas estructuras tienen por finalidad evitar las variaciones de carga que se
presentan por efecto de los fenómenos transitorios. La torre de oscilación se
compone del cuerpo del tanque con su cimentación, vertedor de excedencias y
tuberías de llegada y de salida.
Cuando se efectúe una inspección se debe tener especial cuidado en verificar el
estado en que se encuentran la tubería de entrada y/o salida a la torre, inspeccionar
si no se tiene una fisura o fractura en las paredes de la torre, o un asentamiento
inadmisible de la cimentación que pueda causar una falla en la torre o en la tubería
de entrada y/o salida.
1.2.3.2. Tanques unidireccionales
La función de los tanques unidireccionales es evitar el colapso de la línea,
alimentándola a! momento de presentarse la onda negativa de los transitorios. Están
formados de una estructura circular, generalmente de concreto, atraques, silletas y la
fontanería de llenado y alimentación a la línea.
La inspección de estas estructuras es semejante a las de las torres de oscilación,
debiéndose inspeccionar, adicionalmente, las válvulas y/o en los equipos
electromecánicos.
1.2.3.3. Cámaras de aire
El objeto primordial de una cámara de aire es la de controlar la variación del gasto
provocada por efectos del fenómeno transitorio mediante una cámara cilíndrica de
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acero, que contiene agua y aire comprimido conectada a la línea de conducción. Las
cámaras de aire se encuentran constituidas de la cimentación, estructura de soporte,
cuerpo y cabezas de cilindro, inserciones, válvulas y fontanería. La estructura de
soporte, así como el cuerpo y tapas de las cámaras de aire son de acero.
En este tipo de estructuras se debe tener especial cuidado en vigilar su
mantenimiento, ya que al ser de acero están sujetas a problemas de corrosión. Se
debe revisar si no se tienen fisuras en las paredes o tapas, principalmente en las
costuras debido a una soldadura defectuosa; se deben inspeccionar las diversas
conexiones en el recipiente, como son las válvulas, manómetros, boquillas de acceso
o inspección, etc., así como los faldones o columnas de apoyo de la cámara.
Otro punto que requiere especial cuidado de verificar en forma frecuente son los
equipos electromecánicos y válvulas de operación, así como el proceso de inyección
y nivel de aire dentro de la cámara.
Finalmente, se debe inspeccionar la protección que se cuenta en la zona de la
cámara de aire contra posibles actos de sabotajes o vandalismo.
1.2.3.4. Tanques de cambio de régimen
Los tanques de cambio de régimen son estructuras rompedoras o disipadoras de
carga y están constituidas de la estructura del tanque con su cimentación,
generalmente de concreto reforzado, con sus vertedores de demasías y las tuberías
de llegada y de salida.
En las inspecciones que se realicen, se deberá verificar que no existan fugas de
agua tanto en los muros del tanque o en la losa de piso, o fisuras en las juntas de
contracción o dilatación, o en la unión tubería-muro. Se deberá inspeccionar el
estado del vertedor de demasías, que no se encuentre obstruido, así como el
correcto funcionamiento de las válvulas.
1.2.4 Accesorios
Los accesorios son piezas especiales que se instalan en las tuberías para aislar
y/o drenar secciones de tubería con fines de prueba, inspección, limpieza,
separación y seguridad.
Estas piezas especiales en las tuberías están formadas por las válvulas de admisión
y expulsión de aire, válvulas de desfogue, válvulas de seccionamiento, derivaciones,
juntas, etc.
Este tipo de elementos se deberán inspeccionar frecuentemente, para verificar si no
tienen fugas, si trabajan correctamente y no se encuentran obstruidos por elementos
extraños o deterioro, etc.
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35
1.3. POTABILIZACIÓN
Es importante dentro de los sistemas de abastecimiento de agua, que se realice un
proceso completo de tratamiento para dar al agua la calidad necesaria para ser
potable. A este proceso se denomina potabilización.
La potabilización consiste en el tratamiento que se da al agua para suministro a
centros de población para que sea apta para el consumo humano. Para que esta sea
potable debe tener unas características determinadas: ser transparente, incolora,
inodora y libre de microbios y gérmenes patógenos.
En general las captaciones provenientes de manantiales y pozos profundos no
requieren de un proceso para dar la calidad de potable y únicamente se requiere
eliminar los gérmenes patógenos a través de un proceso de desinfección.
De lo anterior resulta que la potabilización se puede dividir en:
• Desinfección
• Potabilización (proceso completo)
1.3.1 Desinfección
La desinfección es el proceso por el cual se eliminan los microbios y se utiliza
principalmente en el agua proveniente de manantial y de pozo, pues el agua
procedente de estos, sus características físico-químicas por lo general están dentro
de las normas de calidad, más no las bacteriológicas.
Se deben realizar pruebas frecuentes al agua de los pozos a fin de verificar las
variaciones en su calidad y realizar con prontitud las adecuaciones pertinentes en su
desinfección.
1.3.2 Planta Potabilizadora
En general una planta potabilizadora, puede contar con diversos niveles de
tratabilidad que pueden ser: f
• Clarificación
• Desinfección
• Acondicionamiento químico
• Acondicionamiento organoléptico
La clarificación es el proceso utilizado para eliminar la turbiedad, color y
microorganismos presentes en el agua y generalmente consta de:
• Mezcla rápida
• Floculación
• Sedimentación
• Filtración
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36
La desinfección es el proceso por el cual se eliminan los organismos infecciosos,
como son las bacterias patógenas, virus, etc., y generalmente se efectúa mediante el
empleo de cloro.
El acondicionamiento químico es el proceso empleado para eliminar las sustancias o
iones químicos que exceden la norma de agua potable, siendo los procesos más
comunes:
• Ablandamiento
• Desmineralización
• Estabilización
El acondicionamiento organoléptico es un proceso mediante el cual se eliminan los
olores producidos por la actividad biológica de las algas y otros microorganismos.
Se deberán realizar análisis físico-químicos en los diversos procesos para verificar si
se cumple la normativa en cada una de las etapas en cuanto a la calidad del agua.
Para prevenir posibles fallas en el proceso de potabilización, se debe tener presente
el manual de operación y mantenimiento al monitorear cada una de las etapas y
verificar de esa manera que la operación sea la correcta. Por otro lado, el
mantenimiento de los equipos electromecánicos debe apegarse a las
recomendaciones del citado manual.
En la parte hidráulica se debe revisar que los sistemas de control hidráulico dentro de
la planta potabilizadora, como son vertedores, obturadores, flotadores, compuertas,
etc., operen correctamente y ante cualquier falla repararlos o cambiarlos.
Se debe verificar el estado en que se encuentran observando que no existan grietas
o fisuras con las fugas visibles de agua por las que escurra el agua, así como
filtraciones o fugas de agua a través de su cimentación, que el acero de refuerzo no
se encuentre expuesto, etc., así como los edificios y estructuras localizados dentro
del predio.
1.4. OPERACIÓN DE UN ACUEDUCTO
La seguridad en un sistema de abastecimiento de agua potable, también depende de
la forma de operarlo, esto es; existen obras, estructuras y personal que no forma
parte directa del sistema pero que es indispensable para su operación.
Los principales componentes que intervienen en la operación de un acueducto son:
• Accesos
• Fuentes de energía eléctrica
• Personal de apoyo
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37
a) Los accesos son el conjunto de vías ya sean terrestres o acuáticas a través de
las cuales es posible llegar a cada uno de los componentes de un sistema de
abastecimiento de agua potable.
b) La fuente de energía para equipos eléctricos, iluminación de instalaciones,
oficinas o de cualquier equipo que forma parte de un sistema de
abastecimiento de agua potable, puede ser obtenida mediante el suministro de
la Comisión Federal de Electricidad o la Compañía de Luz y Fuerza del Centro
o bien por medio de energía producida por plantas de luz impulsadas por
motores de combustión interna ya sean a gasolina o diesel.
En la actualidad, se están desarrollando como fuentes de energía eléctrica
como la luz solar y la maremotríz. Otro tipo de energía eléctrica que ha sido
utilizada desde el pasado para impulsar equipos es la energía producida por el
viento (eólica).
c) En lo que se refiere a las instalaciones y personal de apoyo que forman parte
integrante de un acueducto, se tienen los siguientes rubros:
• Oficinas, talleres, bodegas y laboratorios
• Abasto de materiales de consumo para las oficinas, talleres y laboratorios, así
como combustibles y vehículos.
• Personal de operación, administración y vigilancia.
1.4.1 Accesos
Los caminos de operación siempre son el inicio de la construcción de un acueducto,
pueden ser caminos existentes o bien hechos para la construcción del acueducto, así
como para su operación y mantenimiento, por lo que se debe tener especial cuidado
en su estado, realizando para ello recorridos periódicos y observando detalladamente
las condiciones en que se encuentra, la vigilancia con que cuenta y las protecciones.
Se debe verificar el estado en que se encuentran los cortes y terraplenes, el estado
de la carpeta o del riego, si no se encuentra cubierto por arenas en una zona
desértica; inspeccionar si no se encuentra cerrado por invasión del mismo 0 está
dentro de una propiedad y no se permite el paso; la existencia de baches, así como
los brotes de agua o humedad cerca o dentro del camino, ya que esto indica una
posible fuga de agua de la línea o fuga de material con que está construido el camino
y el estado en que se encuentran las cunetas, lavaderos, así como los vados.
Asimismo, se debe realizar una inspección del estado de los puentes del camino de
operación, en caso de existir, tanto de la subestructura (estribos y pilas) como de la
superestructura; de igual manera; se deberá inspeccionar el estado de las
alcantarillas, verificar si no se encuentran azolvadas, que el encauzamiento sea el
correcto, etc., y tomar las fotos y anotaciones pertinentes a fin de realizar las
correcciones adecuadas en su oportunidad.
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38
1.4.2 Energía eléctrica
El suministro de energía eléctrica es requerido en los acueductos para impulsar los
motores de las bombas de pozos y plantas de bombeo, así como para la
alimentación de tableros, controles electromecánicos, iluminación, contactos para
herramienta eléctrica, para operar radio o teléfono y en general para los diversos
elementos que conforman el sistema. Durante una inspección se debe observar los
siguientes conceptos a fin de poder detectar posibles irregularidades
a) Línea de alimentación
b) Transformador dentro del área perteneciente al organismo operador
c) Líneas eléctricas dentro del área del sistema operador
d) Estado de fusibles, interruptores, etc.
Las fuentes de energía eléctrica con que se dispone provienen, en general, de:
• El sistema de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) o de la Compañía de Luz
y Fuerza del Centro (CLYFC)
• Planta generadora
a) Energía eléctrica del sistema CFE o de la CLYFC
Esta fuente de energía cubre la totalidad del territorio nacional por lo que es
necesario, para elaborar un proyecto, conocer los circuitos de distribución
normalizados a fin de abastecer las necesidades de acuerdo a la cantidad requerida
de energía, ya que ésta puede ser utilizando transformadores propios o a través de
subestaciones eléctricas receptoras de energía. Estas últimas, de acuerdo a la
demanda de energía podrán ser interconectadas a uno o más circuitos de
distribución.
b) Planta generadora
La planta generadora de energía eléctrica presenta dos usos en el acueducto; el
primero como fuente única de alimentación y la segunda como respaldo en el
momento de presentarse la falla eléctrica del sistema nacional. Ya sea para un
motivo u otro la planta generadora podrá usar motores de combustión interna en dos
modalidades; la primera conectada directamente a equipos de bombeo y la segunda
acoplada a una planta generadora de energía eléctrica.
En el primer caso, su uso está restringido únicamente hacia el equipo de bombeo,
mientras que en el segundo caso este podrá tener usos adicionales como son:
iluminación, contactos para herramienta eléctrica, para operar radio o teléfono, etc.
Los motores de combustión interna que están disponibles en el mercado pueden ser
del tipo a gasolina o diesel, por lo que se tienen depósitos del combustible y en el
caso de una .inspección se deberá verificar el estado en que se encuentren
independientemente de la verificación del funcionamiento de la planta generadora.
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39
1.4.3 Personal de apoyo
Como apoyo a las instalaciones de un acueducto se contemplan los siguientes
conceptos:
a) Oficinas, talleres, bodegas y laboratorios
b) Abasto
c) Personal
a) Las oficinas que normalmente se requieren para la operación de un acueducto
son: oficinas para el personal directivo, técnico, de operación y administrativo;
talleres para la reparación de: equipo de bombeo, válvulas, aparatos
eléctricos, vehículos y en general de elementos con que cuenta el acueducto;
bodegas de almacenamiento de refacciones de equipos y accesorios de las
estaciones de bombeo y válvulas, así como tubería de repuesto de los
diámetros y materiales con los que está construido el acueducto y las piezas
especiales para la reparación de tuberías; laboratorio para verificar
principalmente la calidad del agua en puntos preestablecidos; de manera de
poder detectar de inmediato la variación de la calidad del agua. Todas estas
estructuras se deberán revisar periódicamente a fin de detectar posibles fallas
en la cimentación y/o estructura que puedan poner en peligro al personal que
labora en ellas.
b) El abasto se refiere a los insumos necesarios para la operación y
mantenimiento de equipos de bombeo, válvulas y de todos aquellos elementos
que lo requieran. Por otro lado, se debe prever el abasto de los combustibles y
lubricantes de las plantas generadoras de energía eléctrica, así como de los
vehículos. Se contempla, además, los abastos. para el material de consumo
de las oficinas, talleres y laboratorios.
Por lo que respecta a oficina y abasto, el acueducto puede o no contar con
todas estas instalaciones y apoyos; en la medida que cuente con ellos y los
utilice eficientemente, el acueducto operará con un índice más alto de
seguridad.
c) El personal de las áreas directivas, técnicas, operativas y administrativas,
debe ser capacitado en el desempeño de sus funciones, además de tener un
conocimiento adecuado de la seguridad que deben tener los acueductos en
sus diversas instalaciones. Dentro de los programas de capacitación, se
deberá tener en cuenta las labores relacionadas con el adiestramiento y la
preparación del personal para afrontar situaciones de emergencia.
En el capítulo 2 se indican las acciones encaminadas en prevenir probables fallas
ante los efectos de fenómenos naturales y sociales, así como las debidas al deterioro
normal de las partes del acueducto y sus medidas correctivas.
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40
2 MEDIDAS PREVENTIVAS
La propensión de un acueducto a sufrir múltiples daños a lo largo de su trayecto,
aunado a la gran cantidad y diversidad de las estructuras e instalaciones
electromecánicas, todas y cada una con un grado de vulnerabilidad, constituyen un
considerable riesgo de alteración en su funcionamiento lo que puede resultar en la
disminución o falta de abastecimiento de agua, tanto en la cantidad programada
como en la calidad prevista.
Para conocer y controlar el riesgo mencionado, resolver las situaciones de
emergencia así como la reconstrucción de las partes del acueducto es necesario
llevar a cabo una serie de acciones que permitan eliminar o mitigar estos riesgos.
Esta serie de acciones se pueden resumir en tres principales
• Protección
• Inspección y vigilancia
• Mantenimiento
Uno de los aspectos más importantes que se debe tener en cuenta para asegurar el
suministro de agua potable a una población, es el tener más de una fuente de
abastecimiento, además de adaptar la red de distribución para que puedan
interconectarse las fuentes, para prevenir que una parte de la población se quede sin
agua potable hasta que se repare el daño causado.
2.1. PROTECCION
Concluida la etapa de diseño y construcción, la operación se convierte en la acción
más importante durante toda la vida útil del acueducto. Una buena operación
contribuye en la disminución de los riesgos de falla y en un funcionamiento continuo
sin interrupciones en el suministro de agua.
Dada la importancia en la operación de un acueducto, es indispensable establecer
mecanismos de control y vigilancia que permitan de una manera eficiente llevar a
cabo sus funciones.
Existe una gran diversidad de sistemas de control para un acueducto, básicamente
se pueden dividir en controles técnicos y controles administrativos.
Los sistemas de control físico que deben llevarse a cabo en todas las instalaciones
del acueducto los podemos agrupar de la siguiente manera:
a) Captación
b) Conducción
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Figura. 2.1 Pozo protegido mediante malla ciclón
Figura. 2.2 Pozo protegido en secciones mediante malla ciclón
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2.1.1 Captación
El arreglo de conjunto general de la captación estará delimitado por una cerca
perimetral, ya sea de malla ciclón, barda de mampostería o cerca de alambrado, con
el fin de evitar el paso de animales y de personas ajenas a las actividades que se
desarrollan dentro de dicho confinamiento. La protección evitará además la entrada
de basura u otros objetos indeseables que puedan contaminar el agua de la
captación. En las FIGURAS. 2.1 y 2.2 se muestran dos pozos que se encuentran
protegidos mediante malla ciclón y en la FIGURA. 2.3 se encuentra una captación sin
protección alguna, la cual está propensa a contaminarse.
Por otro lado, es necesario contar con una caseta de vigilancia con el objeto de llevar
un control sobre el personal y los vehículos que tengan acceso al confinamiento
controlado, así como la entrada y salida de materiales, productos y refacciones que
se manejan dentro de la captación.
La caseta tendrá piso de concreto a un nivel superior al de inundación de la zona y
podrá ser construida de acuerdo a las siguientes opciones:
• Tipo prefabricada con tableros de lámina
• Con cimentación a base de zapatas aisladas o corridas de concreto y/o
mampostería, muros de tabique rojo recocido y concreto ligero y techo de
concreto reforzado
• Con materiales del lugar
Las dimensiones mínimas serán de 3.00 m largo por 2.00 m de ancho con una altura
media de 2.50 m.
Es necesario que las instalaciones cuenten con alumbrado de emergencia y
alumbrado crítico. El alumbrado de emergencia es aquel que se alimenta de un
generador de respaldo y debe tener tal capacidad que al fallar el alumbrado normal,
ilumine los tableros de control, equipos críticos y circulación del personal.
El alumbrado crítico es aquel que se encuentra alimentado por un banco de baterías
siendo utilizado para iluminar zonas específicas como son pasillos y la zona donde
se localice el generador de respaldo.
Las lámparas autocontenidas son útiles pues permanecen conectadas a un contacto
monofásico. Cuando no tiene tensión el contacto, automáticamente encienden las
lámparas.
El apartarrayos es un dispositivo para proteger contra sobretensiones transitorias a
equipos eléctricos, por lo que toda instalación que cuente con éstos últimos deberá
tener instalados apartarrayos.
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Figura. 2.3 Captación de manantial sin protección
Figura. 2.4 Planta de bombeo cercada con caseta de vigilancia
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En las instalaciones eléctricas deberá verificarse que estén conectadas
correctamente a tierra y conocer sus características. Se deberán hacer revisiones
periódicas a fin de reparar cualquier anomalía.
2.1.2 Conducción
El control y vigilancia de la línea de conducción y sus estructuras debe llevarse a
cabo en los siguientes conceptos:
• Línea de conducción visible, silletas y atraques
• Línea de conducción no visible, enterrada
Para la protección de un área determinada de las estructuras aplica lo descrito en la
parte de captación, aun cuando en algunas de las estructuras no requieren caseta de
vigilancia y otras estructuras, por localizarse en las inmediaciones o dentro de una
planta de bombeo, quedan protegidas por las instalaciones de la propia planta,
Figura.2.4
Es importante señalar que las válvulas de admisión y expulsión de aire, las válvulas
de desagüe y las de control deben estar protegidas y se debe realizar una vigilancia
periódica de ellas para evitar sean dañadas, removidas para tomas clandestinas,
utilizadas para otro fin, o simplemente trabadas para evitar su funcionamiento, como
las mostradas en las FIGURAS. No. 2.5 y 2.6, lo que ocasiona trastornos en el
funcionamiento hidráulico.
La protección puede ser a base de caseta de malla ciclón con puerta y candado, un
cilindro de lámina de acero con puerta y. candado o una caja donde se localice la
válvula con registro, tapa y candado (FIGURA. No. 2.7)
En lo relativo a las plantas de bombeo y casetas de cloración se recomienda lo ya
descrito en la parte correspondiente a la captación.
2.2. VIGILANCIA
Se deben realizar recorridos vehiculares periódicos a lo largo del acueducto a fin de
verificar tanto el estado físico del mismo como posibles alteraciones en el
funcionamiento del mismo debido al deterioro o vandalismo, tales como las tomas
clandestinas en válvulas, destrozo de ellas, etc., como las observadas en la
FIGURA.2.8, así como el estado en que se encuentren los caminos de operación.
Se deberán inspeccionar para conocer el estado y funcionamiento de las válvulas;
purgarlas en caso necesario revisar las protecciones contra corrosión en los diversos
elementos y hacer los arreglos necesarios, así también el estado del camino y sus
componentes, como son los taludes, cortes, excavaciones, cunetas, etc. En el caso
de torres y tanques que no se tengan fugas ni derrames, y en caso de existir,
reportarlas para efectuar las reparaciones necesarias.
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Figura. 2.5 Válvula que a pesar de estar protegida, fue desmantelada para otros
usos por falta de vigilancia
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Figura. 2.6 Válvula de admisión y expulsión de aire retirada y sustituida por
tomas domiciliarias
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Figura. 2.7 Válvula de desagüe protegida mediante malla ciclón
Figura. 2.8 Válvula con toma clandestina
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2.3. MANTENIMIENTO
La operación y mantenimiento son dos de los conceptos más importantes en la vida
útil de todos los elementos de un acueducto, dependiendo de la forma de como se
hayan efectuado se acortará o prolongará el período de trabajo de cada uno de los
componentes.
En nuestro país, el mantenimiento es uno de los principales problemas en el manejo
de sistema de abastecimiento. En efecto, debido a la escasez de recursos y a la falta
de preparación de los operadores y técnicos de los sistemas, no se proporciona el
mantenimiento preventivo que se requiere. En la mayoría de los casos las acciones
son del tipo correctivo y casi siempre en forma provisional. Esto aunado a que, en
general, el personal no está capacitado adecuadamente, haciendo que se trabaje lo
indispensable para que el sistema funcione operando siempre con menores
eficiencias.
Se debe hacer énfasis en ello, ya que es la base para prolongar la vida útil para no
tener problemas constantes en el funcionamiento del sistema.
La vida útil de las obras depende de múltiples factores. Los más importantes son:
• Calidad de la construcción y de los materiales utilizados
• Calidad de los equipos electromecánicos y de control
• Calidad del agua a manejar
• Diseño del sistema
• Operación y mantenimiento
La obra civil dentro de un sistema de abastecimiento de agua potable juega un papel
muy importante, es la base para la instalación de equipos y controles así como de
todas las estructuras; por ello, se requiere realizar una construcción de buena
calidad, asegurando y prolongando la vida útil de los equipos que alberga y, por
ende, la del sistema. La obra civil generalmente tiene una duración muy superior a la
obra electromecánica y de control.
Los equipos electromecánicos y de control junto con las tuberías, definen el periodo
de vida útil de la obra pues su costo representa el mayor porcentaje del sistema.
Cabe mencionar que las tuberías tienen una vida útil mucho mayor que la de los
equipos, pero no tienen la flexibilidad de éstos. Los equipos pueden cambiarse o
modificarse para satisfacer los requerimientos impuestos por nuevas condiciones de
operación, mientras que el sustituir tuberías implica, en muchas ocasiones, rehacer
el sistema.
La calidad del agua es un factor definitivo en la vida útil de los equipos y de los
materiales que conforman el sistema de abastecimiento. Por ejemplo, si el agua es
dura, habrá incrustaciones en las paredes de los tubos, pudiendo reducir su vida útil
hasta en un 90%. Si el agua es corrosiva, la vida de las tuberías también decrecerá
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en un tiempo que es en función del grado de ataque producido por las características
del agua.
Al realizar el proyecto de un acueducto, debe tenerse especial cuidado en la
selección de los sistemas operativos pues estos inciden en la vida útil de los equipos.
Por una parte, se deberá tener en mente que la estandarización en los equipos
seleccionados permite establecer una mejor política de operación y mantenimiento.
Adicionalmente, el nivel de preparación técnica de los operadores del sistema, es
determinante al decidir el nivel de complejidad del esquema asociado a la calidad del
servicio que se desea obtener, repercutiendo éste en la vida útil del acueducto.
La optimización que se haya realizado en el diseño del sistema, influirá directamente
en la calidad del servicio y en la duración de éste. Un diseño deficiente propiciará
que eI sistema trabaje en condiciones desfavorables, exigiendo un esfuerzo adicional
para realizar su función. Este punto es más importante que los anteriores; si el
diseño por alguna razón no fue el adecuado, la vida útil disminuirá tanto como el
mismo error; siendo en ocasiones este período más corto que el de los propios
equipos.
Por otra parte, es necesario tomar en cuenta los imponderables de cada proyecto
para definir en forma realista el período de vida útil.
Durante el proyecto ejecutivo de un acueducto, o parte de él, es necesario definir en
forma adecuada la vida útil del mismo, para lo cual es necesario considerar los
siguientes factores:
• La vida útil de las estructuras y equipos, tomando en cuenta el estado en que se
encuentran y lo anticuado que lleguen a ser.
• La facilidad o dificultad para ampliar las obras existentes o planeadas.
• Previsión de los crecimientos urbanos, comerciales o industriales.
En caso de ser posible, es conveniente hacer el diseño por módulos con el fin de
diferir las inversiones el mayor tiempo posible, al mismo tiempo que se logra disponer
de infraestructura con bajos niveles de capacidad ociosa en el corto plazo.
2.3.1 Corrosión
Uno de los principales problemas que se presentan en las diversas partes de los
acueductos es la falla de los elementos por efecto de la corrosión. A continuación de
describen diversos procedimientos utilizados para la prevención de la corrosión.
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2.3.1.1. Recubrimientos Anticorrosivos
Se utilizan para la protección de tuberías que se encuentran enterradas, se realiza
mediante la aplicación de recubrimiento o galvanizado del hierro. No es propicio en el
caso de estar en un terreno saturado de agua con un pH muy bajo debido a que
destruye el recubrimiento. No se debe de utilizar en tuberías de pozos, resultando
fácilmente removible durante la construcción de estos.
2.3.1.2. Inhibidores de la corrosión
La corrosión puede evitarse aplicando Inhibidores en las zonas más vulnerables. En
los pozos, el área que se encuentra más expuesta es la comprendida entre el nivel
estático y el nivel dinámico, porque al tener el ciclo de mojado-secado de forma
permanente, se acelera el proceso.
2.3.1.3. Protección catódica
Este método consiste en colocar a lo largo de tuberías enterradas o sumergidas
bloques de zinc o magnesio unidos a la tubería por un cable de conducción. El efecto
que causa es que los bloques se desgastan al invertir el flujo de electrones; los
bloques deben de reponerse antes de que se consuman por completo. El mismo
efecto se puede dar si se conecta el cable conductor al polo positivo de un generador
de corriente continua.
En el Libro V. 3.5.1 Protección catódica y recubrimientos anticorrosivos del Manual
de Diseño de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento (MAPA) de la CNA, se
detallan los procedimientos y métodos de protección anticorrosiva en diversos
elementos de un acueducto, así como recomendaciones generales.
2.3.2 Prevención de la incrustación
Para evitar las incrustaciones en la tubería, se deberá realizar, como primer paso, un
análisis de la calidad del agua en las fuentes de abastecimiento. De acuerdo a los
resultados obtenidos del análisis se puede prevenir, retardar o eliminar la
incrustación en la tubería considerando las siguientes alternativas:
• Realizar un pretratamiento al agua
Este debe realizarse de acuerdo a la calidad del agua, la cual se detecta mediante un
análisis. El pretratamiento consiste en la cloración del agua.
• Colocar la planta potabilizadora a la salida de la fuente, en caso de requerirse
Esta planta potabilizadora puede ser para realizar la potabilización completa del agua
o una potabilización parcial, dependiendo de diversos factores, como son el aspecto
económico, ya que puede encarecer en algunos casos conducir el agua potabilizada,
o puede tenerse el caso en que la conducción se une a otras fuentes de
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abastecimiento que no están potabilizadas; en ese caso se debe realizar un
tratamiento preventivo únicamente para evitar la formación de incrustaciones.
• La utilización de tubería de PVC impide la incrustación
• Mediante la limpieza interior periódica de la tubería
Esta limpieza depende del diámetro de la tubería; puede ser manual o mediante
equipo mecánico autónomo, como el mostrado en la FIGURA. 2.9
Figura. 2.9 Limpieza mecánica interior de una tubería
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2.3.3 Conducción
Como se mencionó en el capítulo 1, existen dos tipos de conducción: a gravedad y
por bombeo.
Las tuberías se instalan sobre la superficie, enterradas o combinando estas dos
formas. Esto depende de la topografía, clase de tubería y geología del terreno, por
ejemplo, en un terreno rocoso es probable que convenga llevarla superficialmente.
En el tipo de instalación que se adopte, también se deben considerar otros factores
relacionados con la protección de la línea. Así, una tubería que está propensa al
deterioro o mal trato de personas y animales o el paso de vehículos, la exposición a
los rayos solares, variaciones de temperatura, etc. es preferible instalarla enterrada,
especialmente cuando es de fibrocemento. Cualquiera que sea la forma de
instalación, se deberá evitar en lo posible los cambios de dirección, tanto
horizontales como verticales, con el objeto de eliminar codos y otras piezas a
especiales. Estos cambios direccionales aumentan las pérdidas de carga, el costo de
la instalación y en ocasiones puede propiciar el confinamiento del aire mezclado con
el agua. Al diseñar una tubería enterrada, se deberá dar el ancho adecuado,
profundidad máxima y mínima así como el tipo de plantilla más adecuado para la
zanjas de acuerdo a la tubería, terreno, etc. En el Libro V, 11. Sección, Tema 1,
Datos Básicos, del MAPA, se encuentran las recomendaciones para la instalación de
tuberías.
Los tubos de acero son recomendables para líneas de conducción con altas
presiones de trabajo. Su utilización obliga a revestirlos contra la corrosión interior y
exterior. Son muy durables, resistentes, flexibles y adaptables a las distintas
condiciones de instalación que se tengan.
Finalmente, los factores principales que repercutirán para la selección de tuberías y
que causen con el tiempo el mínimo de problema son:
• Calidad y cantidad de agua por conducir
• Características topográficas de la conducción y tipo del terreno por excavar
• Costos de suministro e instalación
2.3.4 Sistema eléctrico
Uno de los elementos, que aunque no forman parte directa de un acueducto, su
funcionamiento es de vital importancia en casi la totalidad de ellos, es el suministro
de energía eléctrica. Este elemento se encuentra sujeto a dos tipos de controles: uno
es la parte correspondiente a la línea de alimentación que es controlada y su
mantenimiento corresponde a la Comisión Federal de Electricidad; la otra parte es
aquella en que el mantenimiento y control es del organismo operador. Como
alternativa para una falla eléctrica es la de tener otra fuente de energía alterna,
mediante motores diesel o de otra línea de alimentación independiente; para ambos
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casos se deberá realizar un estudio detallado para ver la conveniencia de tener la
alternativa de energía.
Los elementos relacionados con la energía eléctrica que conviene colocar como
protección, para evitar la falla de los equipos de bombeo, son los siguientes:
• Dispositivos de protección de sobrecorriente
Estos sirven para aislar tos cortos circuitos y sobrecargas, registrando el flujo de
corrientes anormales y separará la porción afectada del sistema en operación.
• Fusibles
El fusible, es un dispositivo interruptor y sensor a la vez. Se conecta en serie con el
circuito, responde a los efectos térmicos producidos por el flujo de corrientes a través
de él.
• Interruptores
Los interruptores en alta tensión, son dispositivos de interrupción únicamente, se
utilizan en conjunto con relevadores, para cumplir con la función de detección de
fallas. Esta combinación normalmente es utilizada para proporcionar protección
contra corrientes de corto circuito y sobrecargas en:
• Transformadores
• Motores
• Alimentadores
• Interruptores
2.3.5 Dispositivos de control y protección en la línea de conducción
En las líneas de conducción siempre es necesario el empleo de ciertos elementos
cuyo objeto es proteger a las tuberías y al equipo de bombeo, principalmente del
fenómeno llamado golpe de ariete. Otros elementos deben ser empleados para
controlar la descarga de la línea de conducción.
Los accesorios se instalan para aislar y drenar secciones de tubería con fines de
prueba, inspección, limpieza, reparación y seguridad.
Entre estos elementos se encuentran
• Válvula de aire
• Válvula de retención (check)
• Válvula aliviadora de presión
• Válvula de compuerta
• Junta
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2.3.5.1. Válvulas
Con el propósito de limpiar la línea durante su construcción y también para
desaguarla en caso de tener que realizar maniobras para una reparación o
mantenimiento sin necesidad de vaciar toda la línea, se deben instalar válvulas de
seccionamiento de un diámetro adecuado, localizada en las partes bajas, que
permitan aislar tramos de la tubería.
Cuando la línea de conducción se conecta a un tanque de regularización y requiera
una válvula, ésta generalmente será de flotador, las cuales controlan el nivel máximo
del agua en un tanque siendo accionadas directamente mediante un flotador.
En todos los puntos altos de las líneas a presión, se instalan válvulas de admisión y
expulsión; operan automáticamente para remover el aire desplazado cuando la línea
se comienza a llenar o el que se acumula en dichos puntos.
Estas válvulas automáticas sirven también para admitir aire en la línea, evitando el
colapso si se presenta una presión negativa.
Cuando se suspende la energía eléctrica, debido a un paro programado o imprevisto,
se presentan fenómenos transitorios, ocasionando que la masa de agua, en el caso
de flujo descendente, actúe sobre el equipo de bombeo, produciendo en algunos
casos daños severos a éste. Para interrumpir el flujo inverso y proteger al equipo, se
utilizan las válvulas de retención, de las que existen varios tipos:
• Válvula check tradicional, comúnmente llamada de columpio
• Válvula duo-check
• Válvula check silenciosa
• Válvula roto-check
En el Libro de "Lineamientos Técnicos para la Elaboración de Estudios y Proyectos
de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario" del Manual de Agua Potable,
Alcantarillado y Saneamiento se describe el funcionamiento de estas válvulas.
Las válvulas aliviadoras de presión son empleadas para proteger al equipo de
bombeo, tuberías y accesorios contra un incremento de presión producido por el
arranque o paro del equipo de bombeo. Su función es permitir la salida del flujo a la
atmósfera cuando la presión interior sobrepasa un límite previamente establecido.
2.3.5.2. Juntas
Para cada línea de conducción en particular, se deben definir los tipos de juntas a
emplear, tomando en cuenta las condiciones de trabajo externas e internas a que
estará sometida la tubería, el tipo de terreno, agresividad del suelo, entre otros.
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Generalmente se utilizan juntas en los siguientes casos:
• Para absorber movimientos diferenciales de la tubería (en la conexión con una
estructura, en caso de sismo, etc.)
• Para absorber movimientos en la tubería por efectos de temperatura
• Para unir tuberías del mismo o de diferente material
• Para unir tuberías con piezas especiales y válvulas
Estas juntas deberán ser revisadas periódicamente, ya que puede ser causa de falla
en el suministro completo de agua, como se muestra en la FIGURA. 2.10, en la que
una fuga puede disminuir considerablemente el suministro de agua.
No es por demás recordar que para la instalación de tuberías se consulten los
catálogos e instructivos de los fabricantes, con el fin de eliminar la posibilidad de
alguna falla durante la operación del sistema. Es conveniente hacer el plano de la
instalación de la línea de conducción que indique claramente la ubicación de las
válvulas de protección (check, alivio, eliminadoras de aire, etc.) y control, así como
codos, atraques o machones, silletas y juntas de dilatación.
2.3.6 Equipos de bombeo
En los organismos operadores de sistemas de agua potable, normalmente se usan
dos tipos de bombas, las horizontales y las verticales, generalmente con impulsor
centrífugo del tipo cerrado, abierto y semiabierto, dependiendo de la aplicación
específica de que se trate.
En el caso de pozos a la orilla de un río, es conveniente la elevación de la plataforma
de operación por encima del NAME a fin de evitar daños a los equipos, como el que
se muestra en la FIGURA. 2.11
En los Libros "Selección de Equipo Electromecánico", "Proyectos Electromecánicos
Tipo para Plantas de Bombeo de Agua Potable en Poblaciones Rurales", "Diseño de
Instalaciones Mecánicas" y "Lineamientos Técnicos para la Elaboración de Estudios
y Proyectos de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario" del Manual de Agua Potable,
Alcantarillado y Saneamiento se describen las bombas, en que caso conviene
emplearlas y las medidas preventivas que deben observarse para evitar una falla o
mal funcionamiento.
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2.3.7 Subestación eléctrica
La línea de alimentación eléctrica controlada por los organismos operadores,
requiere de mantenimiento y operación adecuados a fin de darles mayor tiempo de
vida.
El operador de los equipos de bombeo, deberá revisar la subestación eléctrica, antes
de arrancar el equipo de bombeo.
2.3.8 Motor de combustión interna a diesel
Los motores de combustión interna a diesel se utilizan en lugares donde el suministro
de energía eléctrica, es deficiente, no se cuenta con ella o se tiene como equipo
auxiliar en caso de emergencia por falla frecuente del suministro de energía eléctrica,
como el que se muestra en la FIGURA. 2.12.,
2.3.9 Cabezal de engranes
El cabezal de engranes es un equipo usado, preferentemente, en lugares donde no
se cuenta con suministro de energía eléctrica o se interrumpe muy frecuentemente.
Su instalación se localiza sobre el cabezal de descarga del equipo de bombeo de
pozo profundo, siendo un elemento importante en la operación de la bomba, ya que
su función es transmitir el sentido de giro correcto a la bomba.
Figura. 2.10 Fuga en una junta
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Figura. 2.11 Pozo a la orilla de un río
2.3.10 Prácticas de seguridad
El alto voltaje y las partes rotatorias de una máquina, pueden causar daños serios o
fatales, si no se manejan adecuadamente. Una instalación segura, así como la
operación y el mantenimiento deben ser realizados por personal debidamente
capacitado.
En el manejo y operación de las máquinas, aparatos e instalaciones eléctricas se
deben satisfacer las medidas mínimas de seguridad a fin de evitar accidentes, tanto
en los propios equipos como al personal que los opera. Los motores y
transformadores eléctricos instalados en las estaciones de bombeo, deberán estar
sujetos a medidas de protección para evitar accidentes que pongan en peligro la vida
de los operadores, como los conductores desnudos o aquellos cuyo aislamiento sea
insuficiente y los de alta tensión en todos los casos, se deberán encontrar fuera del
alcance de la mano del operador y cuando esto no sea posible, deberán ser
completamente protegidos, con objeto de evitar cualquier contacto, como por ejemplo
las celdas o compartimentos de los transformadores, interruptores, arrancadores
aparatos de medición y protección, etc., de las estaciones de bombeo, deberán estar
convenientemente dispuestos y protegidos, esto para evitar todo contacto peligroso y
el acceso a los mismos, ser tal que permita la circulación holgada de los operarios
para realizar, sin riesgo alguno, sus labores cotidianas.
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Figura. 2.12 Energía alterna mediante motor de combustión interna a diesel
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3 MEDIDAS CORRECTIVAS
Las interrupciones en el funcionamiento de un acueducto, pueden surgir en muchas
ocasiones de las deficiencias en el mantenimiento preventivo de las instalaciones.
Es importante analizar las situaciones que surjan a lo largo de la vida de un
acueducto, como alteraciones en su operación, de las que han resultado en la
interrupción temporal del servicio de entrega de agua en bloque y en la calidad de la
misma.
El objetivo medular de atención en el caso de emergencias lo constituye la
rehabilitación de los servicios estratégicos y la vuelta a la normalidad. Este objetivo
se logra a través de la realización de las siguientes funciones:
1. Conocer y evaluar el estado actual de daños y su desarrollo durante el
desastre, estimando las necesidades de recursos extraordinarios, para
actualizar los planes de auxilio.
2. Determinar el plan de atención de emergencias de acuerdo con la situación
presentada, garantizando una respuesta oportuna, adecuada y coordinada
3. Rehabilitar el funcionamiento de los servicios básicos afectados por el
desastre
Estas funciones se pueden ejercer con éxito y en forma oportuna en una situación
extraordinaria, durante una emergencia, si se han llevado a cabo con anticipación los
preparativos correspondientes, que incluye las brigadas de reparación.
Para ello, por supuesto, resulta necesario capacitar al personal de las brigadas de
reparación, así como equiparlos con los dispositivos y materiales necesarios para
cumplir sus papeles.
Asimismo, se deberán realizar preparativos para la elaboración de planes de acción
para las diversas posibles situaciones que pueden presentarse, así como la
realización de ejercicios y simulacros para calibrar tanto la eficiencia de estos planes,
como el nivel de preparación del personal.
La rehabilitación de los servicios estratégicos tiene una especial importancia,
destacándose dos objetivos principales: el primero, puede llamarse externo, surge de
la necesidad de asegurar el cumplimiento del papel del sistema, que busca combatir
con eficiencia; cualquier alteración en el abasto de agua potable, ocasionadas por
reparaciones como al proporcionar vías alternas de suministro. El objetivo
relacionado con el anterior, es de carácter interno y está orientado a la recuperación
de los diversos servicios cruciales para la operación del acueducto, tales como
energía eléctrica, comunicaciones y transporte, por mencionar algunos.
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60
Para lograr estos objetivos, es indispensable contar con brigadas, equipos y
materiales de reparación, así como con repuestos, y de ser posible, con el apoyo del
equipo pesado y especializado.
Es posible que esté disponible el equipamiento de las empresas particulares que se
encuentren en la región, participantes en la construcción de obras e instalaciones de
la siguiente etapa del sistema.
Puesto que algunas piezas son únicas y además, son de importación, puede
prolongarse el tiempo de su reposición. Por esto, se requiere contar con un stock de
equipos y materiales necesarios para las reparaciones y rehabilitación del sistema.
Al aparecer corrosión severa en alguna pieza del acueducto, la mejor solución es
sustituir la parte en mal estado por otra nueva. Al tener un área afectada, esta pierde
las propiedades para las que fueron diseñadas, por ejemplo: las tuberías por la
corrosión, pierden espesor y son más vulnerables en esos sitios.
Tratándose de tuberías y dependiendo de la calidad física, química y biológica del
agua (sólo en zonas con aguas con poca incrustación) se pueden cambiar por
tuberías de PVC.
En el caso de presentar las tuberías incrustación, el daño puede corregirse mediante
tratamientos químicos y mecánicos.
El tratamiento más usual para eliminar la incrustación de carbonatos, es a base de
ácidos acompañadas de un anticorrosivo.
La incrustación bacteriana se corrige con aplicación de cloro en la fuente de
abastecimiento.
Las pérdidas de agua por fuga en las tuberías de las líneas de conducción, tanques
de almacenamiento, etc., se determinan a partir de muestreos de inspección y aforos
en determinados puntos a lo largo del acueducto. En el libro III, tema 2, subtema 2.1,
Control de fugas del MAPA, se encuentran las recomendaciones para realizar el
estudio de las fugas.
La reparación de fugas, puede efectuarse de dos formas: mediante la rehabilitación
del elemento dañado, observando las especificaciones de instalación y materiales, o
mediante la sustitución del tramo dañado. La decisión de reemplazar (sustituir), o
reparar las tuberías o componentes del sistema, se basa en considerar factores
como: presión de la línea, tipo de terreno, vida útil de la tubería, tipo y calidad del
material, diseño inadecuado, el factor de rugosidad de la tubería, operación de la red
y los programas de mantenimiento.
Para la decisión final de un reemplazo o rehabilitación, se debe considerar lo
siguiente:
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61
• La estadística de daños en el acueducto
• Los estudios de corrosión
• La experiencia adquirida en la reparación de daños
• El funcionamiento hidráulico en la línea
Se justifica un reemplazo cuando se tienen niveles elevados de frecuencia en daños
en la línea, corrosión externa en la tubería y piezas especiales o un costo elevado en
la reparación de los daños, mala calidad del agua, con alto grado de incrustaciones,
reducción del área hidráulica.
En cambio, se recomienda la reparación cuando la frecuencia de daños es baja y los
daños locales no son de consideración.
Los métodos de reparación y rehabilitación de tuberías son:
• Recubrimiento de tuberías por medio de morteros, películas, resinas epóxicas,
etc.
• Sustitución de tuberías
• Inserción de tuberías
• Limpieza interior
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62
ANEXO A-1
CUESTIONARIO PARA EVALUAR EL RIESGO EN ACUEDUCTOS
Los sistemas de abastecimiento de agua potable, están expuestos a diversos
fenómenos destructivos, ya sean estos de índole natural o de origen social. El grado
de riesgo así como su vulnerabilidad varían dependiendo de diversas causas y tipo
de respuestas a medidas emergentes.
En la tabla No. 1, se plantean una serie de preguntas o cuestionamientos referentes
a las fuentes de abastecimiento y del acueducto que abastecen de agua potable a
una población. El tipo de respuesta de las preguntas proporciona una idea del grado
de vulnerabilidad de una población en el suministro del agua potable. Si la respuesta
a una pregunta corresponde a la columna con letra C, el riesgo del suministro es
mayor que si la respuesta corresponde a la columna A.
En la tabla No. 2, se muestra el cuestionario que se envió a diversos organismos
operadores de la República Mexicana, a fin de conocer en forma directa mediante el
personal que opera los acueductos, la problemática real de cada uno de ellos. En el
capítulo 1 se da una descripción de los principales resultados que se obtuvieron de la
encuesta.
TABLA No. 1
INVENTARIO DE UN ACUEDUCTO
No. CONCEPTO A B C
OBRAS DE CAPTACION
1 Fuentes de abastecimiento Tres o mas () Dos () Una ( )
2 ¿Están interconedadas? Sí () () No ( )
3 Tipo de protección en las obras
de toma
Barcia () Malla () Ninguna ( )
4 Tomando en cuenta el diseño de
la obra,
¿Esta proporciona el gasto
máximo diario?
Si () () NO ( )
5 Se efectúan análisis de
laboratorio
Frecuente () Eventual () Nunca ( )
6 Se cuenta con el proyecto de la
captación
Planos
Memorias de cálculo
Manual de operación
Completo
Completo
Completo
()
()
()
()
()
()
( )
( )
( )
7 Vigilancia en la obra de toma Permanente ( ) Esporádica ( ) Nula ( )
8 Tipo de línea de conducción Enterrada ( ) Elevada ( ) Superficial ( )
9
Vigilancia en la línea de
conducción
Permanente ( ) Esporádica ( ) Nula ( )
10
Tipo de protección física a la línea
de
conducción
Barda ( ) Malla ( ) Ninguna ( )
11
Tipo de protección en las válvulas
de admisión de aire
Casetas ( ) Cajas o malla ( ) Ninguna ( )
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Seguridad en Acueductos

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