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Hidráulica ambiental

Como parte de las acciones relacionadas conel Programa para la Recuperación Ambientalde la Cuenca del Lago de Pátzcuaro que

el IMTA realiza con el patrocinio de la FundaciónGonzalo Río Arronte (FGRA), se rehabilitaron 15 ma-nantiales prioritarios dentro de los cuatro munici-pios ribereños: Erongarícuaro, Quiroga, Pátzcuaro yTzintzuntzan, Mich. De esta manera se logró el de-sazolve, la limpieza y la protección de estas impor-tantes fuentes de abastecimiento cuyos caudalesalimentan el lago con una aportación superior a lossetecientos litros por segundo.

A solicitud de Pemex Gas y Petroquímica Básica(PGyPB), y en el marco del Proyecto de Remedia-ción Ambiental Integral del Pasivo Ambiental de laUnidad Minera Industrial de Texistepec, Ver., el IMTArealizó el estudio geohidrológico y el diseño de unsistema para monitorear las aguas subterráneas dela celda de estabilización de residuos de la unidad.Entre los resultados obtenidos destacan: la ausenciade un nivel freático en los primeros 22 m de profun-didad, la presencia de un estrato de arcilla muy com-pacta y prácticamente impermeable de por lo menos25 m de espesor, y la ausencia de receptores sensi-tivos (norias) en el entorno inmediato aguas abajo.La evaluación sistemática de las condiciones men-

MANANTIAL CHAPULTEPEC, PÁTZCUARO, MICHOACÁN

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cionadas indican que no sería necesario instalar unsistema de pozos para monitorear el agua subterrá-nea. No obstante, en vista de que la normatividadvigente, específicamente la NOM-056-SEMARNAT-1993 Requisitos para el diseño y construcción delas obras complementarias de un confinamientocontrolado de residuos peligrosos, exige la instala-ción de un sistema de monitoreo, se propuso un sis-tema de tres pozos de observación.

Con base en el programa de mantenimientopreventivo de PGyPB de la terminal de distribuciónde gas licuado de Puebla, Pue., se solicitó al IMTAla inspección y evaluación de las condiciones opera-tivas de tres tanques esféricos. Se aplicaron pruebasde inspección no destructivas para determinar el es-tado integral que presentan el metal base y la sol-dadura de las boquillas, escaleras, soportes y placasque integran los recipientes esféricos. Adicional-mente se dio mantenimiento y se calibraron las vál-vulas de seguridad de los recipientes. Se analizó elcontenido de los tanques aplicando el protocoloCRETIB. Se realizaron varias pruebas no destructi-vas para inspeccionar la integridad de los tanques,empleando la técnica Incotest para analizar la co-rrosión bajo el aislamiento de los soportes sin nece-

sidad de retirarlo. Como resultado, se evaluó laintegridad mecánica de los recipientes y se identifi-caron las zonas con presencia de fisuras, mismasque fueron reparadas para su posterior reinspeccióny certificación API. Se realizaron trabajos similaresen las terminales de almacenamiento y distribuciónde Cactus, Chis., y de Ciudad Madero, Tam. Los tresproyectos comprendieron un total de seis esferas dealmacenamiento, mismas que resultaron debida-mente inspeccionadas, reparadas y certificadas.

Con el fin de mejorar el modelo hidrogeoquími-co del lago de Chapala, desarrollado por el IMTA,se incorporaron términos adicionales a las ecuacio-nes de transporte de contaminantes. Se aplicó latécnica de sólidos parciales con el fin de representarcon mayor detalle la geometría tridimensional nouniforme que presenta el lago. Al comparar el mo-delo resultante con casos previamente analizados,se encontraron ciertas diferencias, tanto en magni-tud como en la dirección del campo de velocidades.Adicionalmente, se adaptaron las ecuaciones de in-tercambio de energía y se incorporaron las ecuacio-nes que representan la cinética del OD-DBO. Seconsidera que los resultados son satisfactorios, porlo que se recomienda aplicar el modelo verificán-dolo con datos de campo y analizar diversos esce-narios de operación para proponer las medidas decontrol apropiadas.

Hidráulica rural y urbana

Por encargo del Sistema Municipal de Agua Potabley Alcantarillado de Tuxtla Gutiérrez, Chis., se realizóel estudio de sectorización de la red de distribuciónde agua en la zona sur, así como en las zonas co-nurbadas Terán y Plan de Ayala, con lo que se com-pletó el plan de sectorización de la ciudad. Con elobjeto de contribuir al desarrollo de las capacidadesinstitucionales en el estado, en colaboración con laUniversidad Autónoma de Chiapas y otras organi-zaciones locales, se llevaron a cabo dos proyectospiloto para mejorar las eficiencias física y comercialen los distritos hidrométricos de las zonas centro ynorte de la ciudad. Como resultado, se observó unincremento de la eficiencia física de esos distritos alpasar del 56 al 69 por ciento.

TANQUE ESFÉRICO DE LA TERMINAL DE GAS LICUADO DE CACTUS, CHIAPAS

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A solicitud de la SGT de la CNA, el IMTA elaboróun manual sobre modelación del cloro residual enredes de agua potable, compuesto de ocho capítu-los: “Introducción”, “El cloro y sus propiedades”,“Modelación matemática aplicada a redes de distri-bución de agua potable”, “Modelación hidráulica”,“Modelación de calidad del agua”, “Estado del arteen modelos de simulación”, “Implementación deun modelo de calidad del agua” y “Ejemplos”. Estetrabajo es el primero en materia de modelación dela calidad del agua en redes en América Latina.

En el marco del Programa para la RecuperaciónAmbiental de la Cuenca del Lago de Pátzcuaro seelaboraron los estudios técnicos y los proyectos eje-cutivos para la rehabilitación y complementacióndel sistema de colectores en la localidad de Eronga-rícuaro. Se realizaron el catastro técnico, el análisisde las redes hidráulicas y los proyectos ejecutivospara la ampliación de la red de agua potable en laslocalidades de Erongarícuaro, Tócuaro y Nocutze-po. Asimismo, se llevó a cabo el diagnóstico integralde los organismos operadores de agua potable y al-cantarillado de Pátzcuaro, Tzintzuntzan, Erongarí-cuaro y Quiroga. Se elaboraron propuestas paraatender las necesidades prioritarias de los organis-mos operadores, amén de un plan estratégico paramejorar su operación y servicio a los usuarios, asícomo colaborar en la gestión sustentable del recur-so. Dentro de este mismo programa, y con el fin decontribuir en la disminución de los severos proble-

mas asociados con el desalojo y el tratamiento delas aguas residuales de la isla de Janitzio, se elaboróel proyecto ejecutivo para rehabilitar y mejorar elfuncionamiento de su colector perimetral, y comoparte de las acciones concretas se apoyó la ejecu-ción de los trabajos de rehabilitación en la zona delmuelle turístico.

Para precisar el conocimiento sobre la variacióntemporal del consumo de agua potable en las zonasurbanas, se realizó un estudio para determinar sucomportamiento, obteniendo muestras con alta re-solución en cien viviendas de Culiacán, Sin., dondese registró el consumo durante una semana a inter-valos de un minuto. El factor de utilización medio,o sea, la relación entre el tiempo efectivo de consu-mo y el tiempo total de la medición, fluctuó entre el3 y el 5%. Gracias a esta información es posible ge-nerar series de consumo reales, mejorar los mode-los dinámicos de las redes de agua potable y, conse-cuentemente, aumentar el entendimiento sobre lospatrones del consumo doméstico. Adicionalmente,se desarrolló una metodología para determinar lavariación temporal de las fugas en una red de aguapotable, con base en mediciones de gasto en lasfuentes y simulación estocástica de la demanda realinstantánea en los domicilios. Esta metodología seaplicó y validó en el sector Humaya de Culiacán,Sin. Sobre este último punto vale la pena señalar,que para este caso particular, el porcentaje de fugasen el interior de las casas, en relación al consumototal, fue inferior a dos.

MEDICIÓN DE CONSUMO INTRADOMICILIARIO A TRAVÉS DE UN SENSOR MAGNÉTICO DE PULSOS

ISLA DE JANITZIO, PÁTZCUARO, MICHOACÁN

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Obras y equipos hidráulicos

Dentro del proceso de gestión del agua, la instru-mentación y el mejoramiento de la medición jueganun papel prioritario. Al respecto, el IMTA realizó di-versos estudios y servicios a solicitud de diferentesinstituciones, entre las que destacan la CNA, la CFE,las asociaciones de usuarios y los organismos ope-radores de agua potable. En particular para la CFE seefectuaron 17 proyectos ejecutivos para la instru-mentación de algunas de las principales centraleshidroeléctricas del país: La Angostura, Chicoasén,Malpaso, Temascal, El Caracol, El Infiernillo, La Vi-llita, Aguamilpa, Zimapán, Huites, El Novillo, ElOviachic, Bacurato, Mocúzari, Comedero, El Fuertey Humaya. En términos generales, la tecnología ainstalar en estas centrales incluye medidores detiempo de travesía de cuatro trayectorias internasen concordancia con la especificación CEI-IEC-41-1991-11 Field acceptance tests to determine thehydraulic performance of hydraulic turbines, stor-age pumps and pump-turbines. Para asegurar la co-rrecta instalación y funcionamiento adecuado de es-tos dispositivos, se llevaron a cabo visitas de campopara recabar información y se determinaron los pa-trones de flujo por medio de un modelo de simula-ción numérica.

Como parte de la transferencia de nuevas tecno-logías para el aforo de corrientes en cauces natura-les, se realizó un proyecto para determinar la curvade calibración de la sección de aforos de la estación

Los Aldamas, N. L. La calibración se efectuó utilizan-do un perfilador acústico Doppler, para diferentes gas-tos de 4 a 180 m

3/s y en diferentes épocas del año,

de conformidad con la norma ISO 1100-2: 1998(E)Measurement of liquid flow in open channels,part 2: Determination of the stage-discharge rela-tion. Como resultado de la calibración se generó unproyecto para la instrumentación de la estación conun equipo piezorresistivo con una precisión de ±1%en la medición de nivel.

Con el fin de supervisar el funcionamiento de los13 sistemas de medición automática y de transmi-sión telemétrica, instalados durante 2003 en lasobras de toma de algunas de las principales presasque opera la CNA, se realizó el seguimiento y seapoyó su mantenimiento preventivo. La confiabili-dad en la operación de dichos sistemas resultó am-pliamente satisfactoria, lo cual hace recomendable elempleo de tecnologías modernas para la mediciónde caudales en las grandes obras hidráulicas del país.

La Comisión Estatal de Agua de Sonora solicitórevisar el funcionamiento hidráulico de la obra deexcedencias de la presa Abelardo L. Rodríguez, ubi-cada sobre el río Sonora en el municipio de Hermo-sillo, Son. Esta presa, construida con fines de almace-namiento y control de avenidas, tiene una cortinade tierra homogénea y una obra de excedencias lo-calizada en la margen izquierda. De origen, dichaobra estaba conformada por un canal lateral con des-carga libre de 328.7 m de longitud, carga de diseñode 3.00 m para un gasto máximo de 2,735 m

3/s. En

MODELACIÓN PARA LA LOCALIZACIÓN DEL PUNTO ÓPTIMO DE MEDICIÓN EN LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA LUIS DONALDO COLOSIO (HUITES), SINALOA

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1993 la obra de demasías fue sustituida por un ver-tedor controlado de 12 m de longitud de cresta,con dos compuertas de 6 m de ancho y 8.25 m dealtura, para un gasto de diseño de 500 m

3/s. De-

bido a esta modificación, el IMTA desarrolló un mo-delo a escala reducida para revisar su funciona-miento hidráulico. Como resultado del estudio sedeterminó que el arreglo actual presenta caracterís-ticas que ponen en riesgo la estructura vertedora.Lo anterior debido a la recirculación del flujo que sepresenta en el recinto formado entre el inicio del ca-nal de descarga, al pie de las compuertas, y un pri-mer escalón ubicado inmediatamente aguas abajo,golpeando fuertemente el lado exterior de una delas pilas que soportan las compuertas. Por lo tanto esconveniente retirar los escalones existentes y en sulugar colocar uno en el canal de descarga y otro ala salida del tanque amortiguador, para aumentar laeficiencia en la disipación de la energía y provocarun tirante crítico al inicio del canal de conducción.De la misma manera, se recomienda modificar la pilaintermedia de la estructura de control para evitar laformación de estelas en el extremo aguas abajo.

Algunos fabricantes y usuarios de macromedi-dores de tipo propela, turbina o paletas para pozosde agua, han reportado fallas de dichos dispositivoscuando el flujo contiene arena. Sin embargo, no setiene información respaldada por pruebas de labo-ratorio u observaciones sistemáticas de campo. Eneste sentido, en el IMTA se diseñó y construyó unbanco de pruebas para este tipo de medidores, enel cual se estudia y valida su funcionamiento bajoestas condiciones. El banco consta de un circuitocerrado en el que se hace circular agua con una de-terminada concentración de sólidos en suspensión,y se pueden probar simultáneamente hasta nuevedispositivos instalados en serie. Se realizaron prue-bas con concentraciones de hasta 2,500 partes pormillón de limo y arena fina. No se detectaron fallas.La siguiente etapa consistirá en aumentar la con-centración de sólidos para caracterizar y diagnos-ticar la tipología de las fallas.

En colaboración con la Universidad Autónomade Zacatecas, el IMTA introdujo mejoras tecnoló-gicas al sistema de riego denominado tanque dedescargas de fondo, cuyo funcionamiento se basaen automatización fluídica. Para promover su uso, en

el marco del Programa para la Recuperación Am-biental de la Cuenca del Lago de Pátzcuaro y con fi-nanciamiento de la FGRA, se instalaron alrededorde veinte sistemas en huertos familiares. La transfe-rencia de esta tecnología es parte de un paqueteque incluye otras tecnologías apropiadas, como bio-filtros, cisternas de ferro-cemento, bici-bombas, con-centradores solares para de la desinfección de aguay sistemas de captación de agua de lluvia.

Calidad e hidráulica industrial

Durante 2004 la Entidad Mexicana de Acreditación(EMA) evaluó el sistema de calidad del laboratoriode calidad e hidráulica industrial del IMTA, con baseen la norma NMX-EC-17025-IMNC-2000, Requisi-tos generales para la competencia de los laborato-rios de ensayo y de calibración, y refrendó la acre-ditación de diez pruebas, referidas en la normaNOM-012-SCFI-1994 Medición de flujo de aguaen conductos cerrados de sistemas hidráulicos.-Medidores para agua potable fría.-Especificacio-nes. Con este respaldo, a solicitud de 25 empresas,se realizaron 113 servicios en laboratorio y campo.

Como parte de las acciones para el seguimientoy evaluación del Programa para la RecuperaciónAmbiental de la Cuenca del Lago de Pátzcuaro, seincorporó una batería de indicadores de sustentabi-

BANCO DE PRUEBAS PARA EL ESTUDIO DE MEDIDORES SOMETIDOS AFLUJO CON ALTAS CONCENTRACIONES DE SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN

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lidad ambiental. Se realizó un taller interinstitucio-nal y multidisciplinario, creado ex profeso para laselección y generación de dichos parámetros. Deesta manera se logró el consenso sobre los indi-cadores prioritarios.

A solicitud de la Secretaría de Urbanismo y Me-dio Ambiente de Michoacán, se efectuó un estudiopara evaluar la calidad de las aguas y el potencialproductivo de diez manantiales hidrotermales de lacuenca baja del lago de Cuitzeo. Se llevaron a cabodos campañas de monitoreo para determinar la ca-lidad del agua y realizar los aforos correspondien-tes. Adicionalmente, se elaboraron croquis de loca-lización y proyectos ejecutivos de obras para supreservación. Se integró un expediente por manan-tial y se inició un estudio para estimar su potencialgeotérmico.

Como parte del PUERA que ejecuta técnicamen-te el IMTA, bajo la coordinación de la Semarnat, sedio apoyo y seguimiento a las 91 instituciones queactualmente participan en el Programa. De las 53que reportan los consumos bimestrales de agua, 17redujeron su consumo con respecto a 2003, 12 loincrementaron, tres lo mantuvieron y 21 no envia-ron datos suficientes. A partir de dicha información

se cuantificó un ahorro de 534,884 m3

de agua du-rante 2004, lo que refleja un impacto socioeconó-mico positivo; con una relación beneficio-costo anualde 1.62. Es importante destacar que en este perio-do se incorporaron al Programa trece institucionesligadas a la Agenda de Transversalidad que coordinala Secretaría. Como parte del proceso de capacita-ción, promoción y difusión que acompaña al PUERA,se llevaron a cabo cuatro eventos en los que se abor-daron diversos aspectos relacionados con su im-plantación, operación y mantenimiento, en los queparticiparon las instituciones inscritas. Además, semodernizó la página web del Programa con la fina-lidad de permitir una navegación más clara y ágil.

Con el fin de reducir las pérdidas y hacer un usomás eficiente del agua a nivel domiciliario, se desa-rrolló y construyó un novedoso dispositivo, cuyofuncionamiento se basa en la operación de un sifónflexible. El dispositivo evita el riesgo de fugas al eli-minar los sellos y las partes móviles del mecanismoy mejora la descarga de los tanques de los escusa-dos. Además es de operación sencilla y de muy bajocosto. Para fines prácticos se puede decir que la vál-vula de fondo, tradicionalmente conocida como“sapito”, es sustituida por un sifón flexible.

SITIO WEB DEL PROGRAMA DE USO EFICIENTE Y RACIONAL DEL AGUA

MANANTIAL HIDROTERMAL DE SAN NICOLÁS, CUITZEO, MICHOACÁN