José Luis Herrera Alanís Asesor externo en el Instituto de Ingeniería de la UNAM.
El abastecimiento de agua potable es un servicio básico desde distintos puntos de vista, y satisfacer las necesidades de una población es uno de los grandes retos que tienen los sistemas operadores; estos organismos se enfrentan a problemas generales de diversa índole y a otros particulares de la zona; por ejemplo, las grandes ciudades necesitan una o varias fuentes para suministrar el agua necesaria, y a veces esas fuentes se hallan a grandes distancias y a cotas inferiores: tal es el caso de la Ciudad de México.
En los estados del norte del país, las fuentes son muy susceptibles a la sequía. Sin embargo, uno de los problemas que en general tienen todos los organismos operadores es el de las fugas.
Las fugas tienen varias características: dependen de la presión y del material de la tubería, además de la migración; la característica “migratoria” de las fugas es la que dificulta los trabajos de detección y reparación.
En la Ciudad de México, el Sistema de Aguas comenzó en 2019 la construcción de sectores que se basan en el siguiente criterio: “los sectores son zonas de la red secundaria que están aisladas, medidas y con presiones controladas”. Los trabajos de sectorización anteriores permitían múltiples entradas y salidas de los sectores, y, aunque se podían medir estos pasos de agua, al no estar aislados resultaba imposible obtener resultados, por la característica migratoria de las fugas, y debido a ello se consideró un fracaso.
Desarrollo
En la etapa de diseño de los sectores se tomaron en cuenta diversas condiciones: tener una conexión con la red primaria, de la cual se debía alimentar el sector; la traza urbana; la topografía (baja y alta pendiente); si la alimentación proviene de tanques y si cuenta con un pozo que alimentara directamente al sector. Este último punto es el que se abordará con mayor detalle.
Antes de la sectorización, una zona que es alimentada por un pozo tiene un área de influencia que está determinada por las demandas, fugas, suministro de la red primaria y válvulas castigadas, entre otros factores, aunque, en términos generales, el área de influencia es menor en la mañana (mayor consumo) y mayor en las noches (menor consumo) (véase figura 1).
Cuando se diseña un sector en estas condiciones, se debe prever que, al quedar aislado, se corre el riesgo de que las presiones por la noche aumenten a tal punto de romper la tubería. Se han manejado tres posibles soluciones:
1. Instalar en el pozo un variador de velocidad de forma que la curva de descarga del pozo se ajuste a los gastos demandados, con lo que el pozo dará menos por la noche.
2. Instalar una válvula sostenedora de presión (VSP) conectada a la red primaria, que sirva como desfogue en el caso de que la presión dentro del sector aumente y así el “exceso” de agua se conduzca por la red primaria y vaya a zonas donde se requiera.
3. Alimentar al sector exclusivamente por la red primaria: desconectar el pozo de la red secundaria y conectarlo a través de una línea nueva, sin conexiones, a la red primaria.
La opción 1 tiene la desventaja de que parte del agua que se puede extraer del pozo ya no sería aprovechable para conducirla a otra zona de la ciudad. La segunda opción sólo debería utilizarse en el caso de que la red primaria no pudiera suministrar el agua requerida o que la red tuviera un servicio intermitente. La tercera opción es la más conveniente, ya que, al desconectar al pozo de la red secundaria, se evitan los fenómenos transitorios que provoca el bombeo directo a la red.
Caso de estudio
El sector BJ03 se encuentra en la alcaldía de Benito Juárez. Está limitado al norte por la Av. San Antonio, al sur por la calle Rembrandt, al oriente por la Av. Revolución y al poniente por el Anillo Periférico (véase figura 2). Tiene un área aproximada de 0.2 km2, una población de 2,535 habitantes y un consumo medio estimado en 5.9 litros por segundo (l/s).
Antes de los trabajos de sectorización, se alimentaba la zona del pozo Rosendo Arnaiz y la red primaria. Se había identificado que una parte del agua del pozo cruzaba la Av. Revolución por la calle de Tintoretto; también se detectó que cerca del pozo las presiones eran de alrededor de 4 kilogramos por centímetro cuadrado.
Diagnóstico (paso 1)
Como primer paso se aisló el sector, para lo cual se cambiaron las válvulas límite (necesario para garantizar el cierre) y se colocaron tapas ciegas. Al realizar esta actividad se detectó falta de agua en zonas fuera del sector, por lo que fue necesario hacer una inspección de válvulas internas en esas zonas para restablecer el servicio. Se encontró que había muchas válvulas cerradas.
Una vez aislado y medido el sector, fue posible hacer el diagnóstico inicial (véase figura 3).
Las mediciones indicaban que se suministraba al sector BJ03 un gasto medio de 25 l/s; el consumo se había estimado en 5.9 l/s, por lo que se daban fugas del orden de 19.1 l/s, que representan el 76 por ciento.
Conexión del pozo Rosendo Arnaiza la red primaria (paso 2)
Se instaló una línea directa del pozo Rosendo Arnaiz a la línea primaria (20 pulgadas) que está en la calle Rembrandt y se realizó un nuevo análisis para comparar y evaluar los resultados del cambio en la alimentación (véase figura 4).
Al desconectar el pozo Rosendo Arnaiz de la red secundaria y llevarlo a la red primaria, se redujo el suministro medio de 25 a 12.8 l/s. El consumo estimado sigue en 5.9 l/s, por lo que ahora las fugas son de 6.9 l/s, que representan el 53% de fuga del nuevo suministro. Se tuvo una recuperación de 12.2 l/s y adicionalmente el pozo aumentó su gasto de 41 a 46 l/s. El pozo dio un poco más de agua porque bajó la presión de descarga de 4 a 2 kg/cm2.
Control de presiones a la entrada del sector (paso 3)
Una vez aislado el sector y alimentándose exclusivamente de la red primaria, se calibró la VRP que está en la entrada a una consigna de 1.3 kg/cm2. Se volvió a evaluar el sector para comparar (véase figura 5).
Al controlar la presión de entrada al sector, el suministro volvió a bajar de 12.8 a 10.7 l/s, por lo que ahora las fugas son de 4.8 l/s, que representan el 44% de fugas del nuevo suministro.
Con estas acciones se tuvo una recuperación total de 14.3 l/s. La evolución del sector se puede observar en la figura 6.
Conclusiones
Los pozos conectados directamente a la red secundaria, por los efectos transitorios que ocasionan, generan muchas roturas de la tubería a su alrededor. Es difícil establecer el área de influencia o el área que alimenta el pozo, ya que generalmente las pruebas se hacen en el día, pero por la noche el consumo disminuye, por lo que el área sería mayor en función de que se logre un equilibrio entre las fugas, el consumo y el suministro del pozo.
De acuerdo con los resultados obtenidos, es de suma importancia desconectar la alimentación de los pozos a la red secundaria y conectarlos a la red primaria, o, si es posible, directamente a tanques para evitar así los efectos desastrosos que ocasionan los efectos transitorios de los pozos. Es posible reducir tales efectos a través de paros y arranques lentos o variadores de velocidad, pero la mejor opción es desconectarlos de la red secundaria.
Cuando la red primaria no sea capaz de alimentar al sector y resulte necesario seguir con el pozo conectado a la red secundaria, es sumamente importante hacer arreglos para que la presión dentro del sector no aumente tanto como para causar problemas de rotura de tubos. En la Subdirección de Aseguramiento para la Calidad del Servicio, la Dirección de Proyecto de Mejora de Eficiencia del Servicio de Agua Potable y el Instituto de Ingeniería de la UNAM se ha propuesto un doble bypass, de tal manera que en uno de ellos se instale una VRP para el caso de que la red primaria tenga una presión mayor que la del pozo e ingrese agua al sector, y en el otro bypass una VSP, que servirá como alivio para el sector en caso de que la presión interna aumente. Para este último caso, es posible cambiar la VSP por una válvula de no retorno cuando la red primaria no tenga presiones muy altas
