Planta de tratamiento de aguas residuales "Los Alisos"

AMHXXII CONGRESO NACIONAL DE HIDRÁULICAACAPULCO, GUERRERO, MÉXICO, NOVIEMBRE 2012AMHPLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “LOS ALISOS”:INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA OPERADA CON ENERGÍA RENOVABLELópez Mario, Gutiérrez José; Álvarez HéctorComisión Nacional del Agua, Insurgentes Sur No. 2416 Col. Copilco, el Bajo C.P. 04340, DelegaciónCoyoacán, México, D.F.mario.lopezperez@conagua.gob.mx; jose.gutierrezr@conagua.gob.mx; hector.alvarez@congua.gob.mxAntecedentesLa ciudad de Nogales, se encuentra ubicada en la frontera delnoroeste de México, en el estado de Sonora, y limita al nortecon la localidad de Nogales, Arizona, Estados Unidos. Lascaracterísticas geográficas de esta ciudad, son favorables paraque el escurrimiento natural de las aguas, tanto superficialescomo subterráneas, sea de sur a norte.Con el crecimiento de la población, esta condición trajo comoconsecuencia que el agua residual sin tratar, descargada alarroyo “Los Nogales”, el cual atraviesa el área urbana deambas localidades, escurriera hacia los Estados Unidos,teniendo un impacto negativo en el ambiente y la salud de lapoblación en ambas ciudades.Debido a lo anterior, las comunidades de Nogales, Son., yNogales, Az., a las que regionalmente se les denomina“Ambos Nogales”, comparten desde hace varias décadas unapreocupación mutua respecto a esta problemática. Por lo que,en materia de infraestructura de saneamiento, desde 1951 estascomunidades comparten un emisor y una Planta Internacionalde Tratamiento de Aguas Residuales (PITAR), la cual seencuentra ubicada en Río Rico, Arizona en el punto deconfluencia del arroyo “Los Nogales” y del río “Santa Cruz”.Figura 1. Planta de Tratamiento Internacional de AguasResiduales (PITAR), Río Rico, ArizonaIntroducciónLa construcción de esta PITAR fue realizada con aportacionesde los gobiernos de México y los Estados Unidos, lainfraestructura de saneamiento, en aquel entonces, constaba deun emisor (de 46 a 53 cm de diámetro y una longitudaproximada de 2,483 metros) y la PITAR, la cual fue diseñaday construida para dar servicio a una población de 20,000habitantes (14,000 de Nogales, Son., y 6,000 de Nogales, Az.)con una capacidad de tratamiento de 70 l/s, la aportaciónmedia de las dos ciudades equivalía aproximadamente a 44 l/s,sin embargo, por extraño que parezca, en esas época la ciudadde Nogales, Son., solamente aportaba 8 l/s.Esta situación no tardo mucho tiempo en revertirse, ya quecon el transcurso del tiempo las aportaciones de ambosNogales se incrementaron y desde 1962 en adelante laaportación de aguas residuales de Nogales, Son., a la PITARfue mayor que la de Nogales, Az.Para el año de 1963, la aportación media de ambaslocalidades, fue de 90 l/s, de los cuales aproximadamente 48l/s correspondían a Nogales, Son.Como se puede observar, en 1963, la capacidad de la PITARya estaba rebasada y ciertos volúmenes de aguas residualescrudas o parcialmente tratadas eran descargados en el efluentede la PITAR hacia el arroyo “Los Nogales” y el río “SantaCruz”, con la consecuente problemática que ello conlleva,como fue el impedimento de seguir conectando descargasdomiciliarias al alcantarillado de ambas localidades para evitarque llegara mas gasto a la PITAR, lo cual a su vez ocasionabariesgos a la salud de los habitantes.En 1965 la capacidad de la PITAR tuvo una sobrecarga mediaanual de aguas residuales que rebasó el 35%, esta sobrecargaen el mes de diciembre de ese mismo año llego a ser de 80%.En estas circunstancias, la PITAR requería urgentemente unaampliación en la infraestructura de saneamiento existente quecubriera el tratamiento de las aguas residuales generadas porambos Nogales y así satisfacer las necesidades de saneamientorequeridas en ese momento y en el futuro inmediato.Al respecto, las delegaciones mexicana y estadounidense de laComisión Internacional de Límites y Aguas (CILA), tras unperiodo de negociaciones, en 1967 acordaron la firma del Acta227 “Ampliación de las instalaciones internacionales para eltratamiento de aguas negras de Nogales, Sonora y Nogales,Arizona” (en el marco del “Tratado sobre Distribución deAguas Internacionales entre los Estados Unidos Mexicanos ylos Estados Unidos de América”, conocido comúnmente como“Tratado de Aguas de 1944”), en la cual se establece, entreotras cosas, que los costos de construcción para la ampliaciónde la PITAR sea cubierto por ambos países y que la capacidadde tratamiento se incremente de 70 l/s a 370 l/s, con el fin decubrir las necesidades de saneamiento de dichas localidadeshasta 1980, asignando un volumen de tratamiento a Nogales,Sonora de 217 l/s, lo cual representaba aproximadamente el60% de la capacidad de la PITAR.

AMHXXII CONGRESO NACIONAL DE HIDRÁULICAACAPULCO, GUERRERO, MÉXICO, NOVIEMBRE 2012AMHComo es de suponer, en ambos Nogales se continuó con unritmo de crecimiento poblacional alto y las autoridadeslocales, en su momento no consideraron la construcción deinfraestructura adicional que contribuyera a sanear el flujo deaguas residuales creadas por los nuevos núcleos de población,por lo que en 1985, una vez más, la capacidad de la PITARfue rebasada.Ante esta problemática, nuevamente las delegacionesmexicana y estadounidense de la CILA se reunieron para darlela atención requerida, teniendo como resultado que en 1988ser firmará el Acta 276 “Conducción, tratamiento ydisposición de las aguas residuales en exceso asignadas aMéxico y los Estados Unidos en la PITAR de Nogales”, en lacual, de igual manera que en el Acta que le precede, seacuerda, que los costos de ampliación sea financiado porambos países y que la capacidad de la PITAR seaincrementada.De esta manera y después de analizar el informe de losingenieros principales de ambas delegaciones se dispuso quela capacidad de la PITAR se incrementara y se modificará elproceso de tratamiento, para lo cual se propuso lamodificación de las lagunas aérea das por un proceso delagunas de mezcla completa la modificación de las lagunassecundarias por un sistema de lagunas de mezcla parcial conaereación.De esta manera, con base en la información disponible sobregeneración de volúmenes de aguas residuales para AmbosNogales se dictaminó incrementar la capacidad de la PITAR a690 l/s, asignándole a México una capacidad adicional de 217l/s para obtener una capacidad total de tratamiento de 434 l/s,que equivale a aproximadamente el 63% de la capacidad de laPITAR y a la fecha esta proporción sigue vigente.Es oportuno hacer la aclaración, que este volumen detratamiento aportado por México, de acuerdo con lascondiciones establecidas en el Acta 206 y ratificadas en lassubsecuentes, tiene un costo por la operación y mantenimientode la PITAR y dicho costo a la actualidad es pagado por elgobierno federal; es decir, el costo de tratamiento por los 434l/s (asignados a México) de aguas residuales, al municipio deNogales, Son., no le cuesta nada.Figura.2 Cuenca de “Los Alisos”, Nogales, Son.Sin embargo, hay un costo que si debe cubrir el municipio deNogales, Son., y esto, entre otros, fue uno de los principalesmotivos por el cual se decidió construir la Planta deTratamiento de Aguas Residuales “Los Alisos”, en nuestroterritorio. Actualmente y desde hace varios años, Nogales,Son., ha rebasado el envío del volumen asignado (434 l/s)teniendo en la actualidad un gasto medio anual de aguasresiduales de aproximadamente 492 l/s.El volumen excedente que se esta enviando (aproximadamente58 l/s) a la PITAR y que esta fuera del volumen asignado paratratamiento en el Acta 276, es cobrado a costo real, porejemplo, la deuda contraída por el municipio de Nogales,Son., en el periodo comprendió de octubre de 2006 aseptiembre de 2007 por este concepto fue de: $ 4.21 millonesde pesos ($ 382,964 dólares).Actualmente, en lo que se refiere al tratamiento de aguasresiduales, el caso de Nogales, Son., es único en el territorionacional, ya que el 100% de las aguas residuales que produceson tratadas en otro país, cabe hacer la aclaración que lasciudades de Tijuana, B.C., y Nuevo Laredo, Tamps., tambiéncuentan con una PITAR, pero en estos dos casos, las PITARsolo tratan una parte de las aguas residuales de dichasciudades.PTAR “Los Alisos”Como se puede observar, los problemas de saneamiento masimportantes para ambos Nogales, se remontan a un sistema dealcantarillado que no cubre la totalidad de su población,debido al rápido crecimiento demográfico (mucho mas altoque el promedio nacional al ser un puerto fronterizo) deaproximadamente 4.7% anual, por lo que la capacidad detratamiento de la PITAR ha sido rebasada una y otra vez.En 1999 se elaboró el Plan Integral de Saneamiento el cualtuvo como objetivo desarrollar una planeación para darsolución a los problemas de saneamiento de ambos Nogalespara un periodo extendido hasta el año 2020.El desarrollo de este Plan se llevó a cabo en el seno de unComité Técnico Binacional, donde participó un grupo depersonas multidisciplinarias representantes de instituciones enambos países.Para la ubicación del lugar donde se construyó la PTAR, Seseleccionaron 6 sitios: cuatro a lo largo del Río Santa Cruz ydos a lo largo del Río Los Alisos. No se seleccionó ningúnsitio dentro de la mancha urbana debido a la falta dedisponibilidad de terrenos adecuados. Las seis alternativasfueron las siguientes:• Río Sánta Cruz, aguas arriba de la galería filtrante cerca deParedes• Río Santa Cruz, aproximadamente 2 ó 3 km aguas arribade los pozos en la zona de Santa Bárbara• Río Santa Cruz, justo aguas arriba de El Mezquital (SanLuis)• Río Santa Cruz, cerca de Buena Vista yaguas arriba deMascareñas• Los Alisos, justo aguas arriba (norte) de la intersección delrío con la carretera 15 y las vías del tren• Los Alisos, justo aguas abajo (sur) de la intersección delrío con la carretera 15 y las vías del tren.Después de hacer una serie de estudios y el respectivo análisisde cada una de estas alternativas se recomendó construir lanueva planta de tratamiento de aguas residuales en la cuenca

AMHXXII CONGRESO NACIONAL DE HIDRÁULICAACAPULCO, GUERRERO, MÉXICO, NOVIEMBRE 2012AMHdel Río “Los Alisos”, la cual se encuentra al sur de la ciudad,en este sitio, las condiciones geográficas de la zona, permitenque el escurrimiento del agua superficial sea hacia el sur.El Plan Integral de Saneamiento fue entregado a la Comisiónde Cooperación Ecológica Fronteriza (COCEF) en busca de sucertificación y al Banco de Desarrollo de América del Norte(BDAN) en busca de su financiamiento. Estas institucionesfueron creadas de forma paralela al Tratado de LibreComercio para certificar y financiar proyectos deinfraestructura ambiental a lo largo de la frontera entre Méxicoy los Estados Unidos.Asimismo, bajo el mismo esquema de certificación deproyectos por la COCEF y el BDAN, en el año 2000, seformalizó el Programa de Inversiones Conjuntas paraProyectos de Infraestructura de Agua Potable y deSaneamiento para las Poblaciones en la Franja Fronteriza entreMéxico y los Estados Unidos, mediante la suscripción delMemorándum de Entendimiento entre la Agencia deProtección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, por sussiglas en inglés) y la Comisión Nacional del Agua(CONAGUA), el cual fue protocolizado con el Acta 304 de laCILA.Este Programa de Inversiones Conjuntas permite elfinanciamiento de una parte de los proyectos que logran sercertificados con recursos a fondo perdido por la EPA mediantesu programa denominado Fondo de Infraestructura AmbientalFronteriza (BEIF, por sus siglas en ingles), el resto de lainversión para la construcción de los proyectos es aportada porlos tres ordenes de gobierno (federal, estatal y municipal).El 1 de octubre de 2010, el proyecto para la construcción de laPTAR “Los Alisos” fue certificado, estableciéndose unpresupuesto base de $ 238.27 millones de pesos (19.3 millonesde dólares), de los cuales el BEIF aportaría $ 98.72 millonesde pesos ($ 8.0 millones de dólares).El proyecto, en su totalidad, consiste en la construcción de unaplanta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) en la cuencade “Los Alisos” con capacidad instalada de 220 lps. Asímismo, el proyecto incluye la construcción de obras deconducción para llevar el agua residual a la PTAR.Las obras de conducción se componen de una estación debombeo con capacidad instalada de gasto medio de 400 lps.Adicionalmente, las obras de conducción requieren de unalínea a presión de 7.19 km, un emisor a gravedad de 16.35 km,y una caja de descarga localizada en el parteaguas de Nogales.La línea a presión conectará la estación de bombeo con la cajade descarga mediante una tubería de 76 cm (30”) de diámetro.La caja de descarga recibirá el agua de la línea a presión paracambiarla de régimen al emisor a gravedad, el cual conduciráel agua residual mediante una tubería de 61 cm (24”) dediámetro hasta la PTAR propuesta “Los Alisos”.La construcción de la PTAR, se licitó en 2010 bajo el esquemade un contrato “llave-en-mano” (construcción, puesta enmarcha, y estabilización) donde el Organismo OperadorMunicipal de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento deNogales (OOMAPAS) mediante una convocatoria públicainternacional. La prestación de este servicios incluye laelaboración del proyecto ejecutivo, la construcción, elequipamiento electromecánico, pruebas de funcionamiento,pruebas de capacidad, estabilización y puesta en marchadurante 4 meses a partir de la llegada de agua del influente; asícomo el tratamiento, remoción y disposición final de los lodosque se generen durante el período de puesta en marcha yestabilización de la planta. El contrato también incluye laconstrucción del emisor del efluente.Con la construcción de esta PTAR se beneficiará unapoblación de 70,000 habitantes.Algunos de los objetivos que se tiene planeado lograr con laconstrucción de la PTAR son los siguientes: eliminar losflujos excedentes hacia la Planta Internacional de Tratamientode Aguas Residuales (PITAR) de Nogales, Arizona, y eliminarla exposición de aguas residuales sin tratar en áreas sinservicio, así mismo mediante la construcción deinfraestructura adicional relacionada con saneamiento comoson el cárcamo de bombeo, el emisor a gravedad, el emisor apresión y la ampliación del sistema de alcantarillado enNogales, Sonora se contribuirá a la reducción de lacontaminación y el riesgo de enfermedades de origen hídrico.Asimismo, la construcción de la PTAR contribuirá con losiguiente:• El cumplimiento de acuerdos internacionales• Proveer acceso a tratamiento de aguas residuales, por loque Nogales, Son., tendrá una capacidad de tratamientode 654 lps (434 lps en la PITAR y 220 lps en la PTAR“Los Alisos”).• Protección de recursos naturales, contribuyendo a lareducción de descargas de aguas residuales sin tratamientoa cuerpos receptores• Mejorar la autosustentabilidad financiera del OOMAPASFigura 3. Planta de Tratamiento de Aguas Residuales “LosAlisos” en construcciónProyecto Sistema FotovoltaicoAdicionalmente a las obras de saneamiento, se ha incorporadoel proyecto del Sistema Fotovoltaico para suministrar deenergía eléctrica a la PTAR, cabe hacer la aclaración que estostrabajos no forma parte del Proyecto certificado. Sin embargo,también cuentan con una aportación a fondo perdido de laEPA.

AMHXXII CONGRESO NACIONAL DE HIDRÁULICAACAPULCO, GUERRERO, MÉXICO, NOVIEMBRE 2012AMHPara la realización de este proyecto, fue importante considerarque en el contexto energético actual, los beneficioseconómicos de las energías renovables van adquiriendoenorme relevancia pues contribuyen a reducir los riesgos decontaminación asociados con el uso de combustibles fósiles ypor lo tanto favorecen al ambiente.Recientemente en México se aprobó la Ley para elAprovechamiento de Energías Renovables y elFinanciamiento de la Transición Energética, lo cual permiteque nuestro país se una al grupo de países que cuentan conpolíticas públicas para fomentar el desarrollo de tecnologíaspara el aprovechamiento de las fuentes renovables de energía.Actualmente en México, a pesar de contar con zonas bastantefavorables para producir energía fotovoltaica, especialmenteen el noroeste de nuestro país, sólo una mínima parte se haaprovechado para la generación de electricidad.Es muy importante que aprovechemos los esquemas para lageneración de energía renovable y transformarla en energíaeléctrica ya que esta se ve favorecida por los siguientesfactores:• Amplia disponibilidad de recursos energéticos renovablesen el territorio nacional• Existencia de nichos para posibles aplicaciones rentables,como es el caso de la electrificación rural, la generacióndistribuida y la pequeña generación.• Los beneficios ambientales que ofrecen, como son el usode recursos renovables en sustitución de combustiblesfósiles, y sus bajas emisiones contaminantes.• Tecnologías para el aprovechamiento de las energíasrenovables disponibles en el mercado.Según expertos en la materia la energía eléctrica producida apartir de la radiación solar alcanzará para el año 2015,eficiencias del 30 al 40%, para la energía eléctrica fotovoltaicay eficiencias mayores al 40% para energía térmica a partir dela energía del sol.Para el año de 2020 se prevé que se alcancen eficiencias de 40y 60% o mayores, respectivamente, que son las de las plantasde ciclo combinado. Los costos de infraestructura estarán muycercanos a los de las plantas termoeléctricas y serán más bajosque los de las hidroeléctricas.Se estima que con la cantidad de radiación solar que nos llegaen media hora la humanidad tendría suficiente energía paratodo un año. Las instalaciones solares fotovoltaicas sonsimples, silenciosas, tienen una duración de muchos años yson altamente fiablesEn consecuencia, considerando que la zona donde seráconstruida la PTAR cuenta con una exposición solar alta, seanalizó la viabilidad de llevar a cabo un proyecto paraproporcionar a la PTAR energía eléctrica generada por unsistema fotovoltaico, resultando que la energía demandada dela PTAR, la tarificación y la ubicación del sitio donde seráconstruido el campo fotovoltaico, eran propicios para llevarsea cabo, además, como se dijo anteriormente se contaba conrecursos de financiamiento por parte de la EPA, los cualesfueron en su momento proporcionados para la elaboración delproyecto ejecutivo y construir la plataforma donde seráinstalado dicho parque solar.El proyecto ejecutivo del sistema fotovoltaico fue contratadopara su elaboración por la COCEF en el año 2011, en estecontrato se solicitó a la contratista realizar el análisis dediferentes alternativas considerando diferentes tipos depaneles solares, las alternativas analizadas para el proyectofueron las siguientes:• Paneles fijos inclinados 25º• Paneles horizontales movibles a un eje• Paneles inclinados 20º movibles a un ejeDel análisis realizado resultó que los paneles fijos inclinados a25º fueron los que mejores condiciones presentaron para laconstrucción del proyecto, debido a que con esta propuesta seobtuvieron los menores costos de instalación y mantenimientoasí como una menor área para la colocación de los paneles, lasotras dos propuestas analizadas arrojaron costos hasta por un50 % mas de esta primera opción en igualdad decircunstancias.Ahora bien, este Proyecto para suministrar de energía eléctricaa la PTAR consiste en: la instalación de un CampoFotovoltaico de una capacidad pico instalada de 902 KW aCondiciones Estándar de Prueba (STC, por su acrónimo eninglés), integrada por módulos fotovoltaicos con estructurasoporte fija, que se interconectará al Sistema de CFE a travésde la línea de distribución de 13.2 kv existente.El proyecto comprende el suministro de equipos, materiales,partes de repuesto, herramientas y equipos especiales; la obracivil, incluyendo el acondicionamiento y construcción de loscaminos interiores y de acceso; el montaje electromecánico,las pruebas de puesta en servicio; las garantías y los permisos.El campo fotovoltaico estará compuesta principalmente pormódulos solares, con estructura de soporte fija, sistema deacondicionamiento de potencia, sistema de control ymonitoreo, transformador principal, equipo principal deconexión y desconexión, caseta de control, cerca perimetral,sistema de seguridad, caminos de acceso e interiores.Los módulos solares fotovoltaicos estarán integrados enarreglos serán de un mismo modelo y de la misma capacidadpico individual, la cual no debe ser menor a 230 W acondiciones STC.El sistema de colección de energía en Corriente Directa (CD)de la Central se realizará en forma subterránea, mientras que lalínea de interconexión a la red eléctrica existente de 13.2 kV,se realizará en forma aérea. El equipo de acondicionamientode potencia, tableros eléctricos, equipo de control ymonitoreo, así como las interfases, estarán alojados en unacaseta de control que se construirá específicamente para esefin.Para el diseño de este campo fotovoltaico se ha tomado encuenta el aspecto ecológico, evitando en lo posibleafectaciones al medio. Por esta razón, se ha contemplado en elProyecto Ejecutivo que todas las actividades consideradaspara su construcción se deben realizar en apego alcumplimiento de las normas, códigos, legislación yrecomendaciones en materia de protección ambiental yequilibrio ecológico.La ubicación de este Sistema Fotovoltaico esta localizadadentro de los terrenos donde fue construida la PTAR.

AMHXXII CONGRESO NACIONAL DE HIDRÁULICAACAPULCO, GUERRERO, MÉXICO, NOVIEMBRE 2012AMHActualmente, el proyecto ejecutivo para la instalación de lospaneles solares ya esta concluido y próximamente se llevará acabo el proceso para la licitación de la obra.ConclusionesEn la actualidad, las aguas residuales generadas por la Ciudadde Nogales, Son., son conducidas por gravedad de sur a nortepor medio de los colectores Obregón y Ruiz Cortines hasta lalínea fronteriza, de ahí a través de un emisor internacional seconducen a la PITAR para su tratamiento y disposición final.Los gastos de agua residual de Nogales, Son., habían excedidolos 523 l/s, como promedio anual, y no mostraban unatendencia a disminuir. Adicionalmente, casi un 15% de lascasas en Nogales no cuenta una opción adecuada detratamiento de aguas residuales. Esta situación hace que loshabitantes de esta comunidad y los habitantes del otro lado dela frontera, enfrenten riesgos más alto de infeccionesprovocadas por enfermedades hídricas.Con la obra de la PTAR “Los Alisos”, Nogales, Son., aumentósu capacidad de tratamiento. El agua residual ahora serátratada por la PITARN y la PTAR “Los Alisos”, reduciendoasí la descarga directa de aguas residuales crudas al Río SantaCruz.Con la implementación de este proyecto se eliminarándescargas al medio ambiente de hasta 220 l/s de aguasresiduales no tratadas o sin tratamiento adecuado, reduciendoasí la contaminación de aguas superficiales y subterráneas,causada por estas descargas.Los riesgos de transmisión de enfermedades de origen hídricotambién serán disminuidos con esta obra, así como los riesgosde contaminación al medio ambiente.Finalmente, la energía que se empleara para la operación de laPTAR será suministrada por un sistema de generación deenergía fotovoltaica instalado en un área de 15,000 m 2 , con3,920 módulos (celdas solares) fijas con una capacidad picoinstalada de 902 KW y una producción de energía de 1572MWh/año, integrada por módulos fotovoltaicos, que seinterconectará al Sistema de CFE a través de una línea dedistribución existente.Por otro lado, actualmente en el país y en toda Latinoamérica,no existe precedente sobre una obra con estas características,por lo que esta es pionera en su tipo y será la única obra deinfraestructura hidráulica que operara al 100% con energíasolar.México y los Estados Unidos en la PITARCiudad Juárez, Chih, México.de Nogales.4.- CILA (1998). Plan Integral de Saneamiento de ambosNogales. Ciudad Juárez, Chih, México.5.- COCEF (2010). Documento de certificación Proyecto deTratamiento y Conducción de Aguas Residuales “Los Alisos”en Nogales, Sonora. Ciudad Juárez, Chih, México.Referencias1.- Acta 206 de CILA (1958). Operación y mantenimientocomún del sistema sanitario internacional de Nogales, Sonoray Nogales, Arizona. Ciudad Juárez, Chih, México.2.- Acta 227 de CILA (1967). Ampliación de lasinstalaciones internacionales para el tratamiento de aguasnegras de Nogales, Sonora y Nogales, Arizona. El paso, Tex,USA.3.- Acta 276 de CILA (1988). Conducción, tratamiento ydisposición de las aguas residuales en exceso asignadas a