Bombeo de agua motorizado

Los dispositivos motorizados de elevación de agua se utilizan para extraer grandes volúmenes de agua de fuentes superficiales, subterráneas y depósitos subterráneos, o para bombear agua a redes de distribución comunitarias o de riego agrícola, gracias a su alto rendimiento. Existen diversos modelos de bombas mecánicas basadas en los principios de elevación directa, desplazamiento o velocidad (BAUMANN 2000). Estos sistemas de bombeo son capaces de levantar grandes cantidades de agua, pero presentan algunas desventajas ya que su instalación, operación y mantenimiento tienen costos elevados, requieren alto niveles de conocimientos técnicos, así como disponibilidad de combustible, lubricantes y refacciones en la localidad.

Actualmente en México estos sistemas de bombeo son los más utilizados. Sin embargo, en muchas localidades se presentan fallas recurrentes en la instalación, operación y el mantenimiento ocasionando que dichos sistemas no operen correctamente, incrementando aún más los costos. Esto provoca que los sistemas sean poco sostenibles a largo plazo ya que las comunidades de bajos recursos económicos no puedan mantener el sistema y requieren de apoyos financieros externos para abastecer de agua a la comunidad. El modelo de gestión de agua en el país no ha podido garantizar el abastecimiento de agua en localidades pequeñas, ya que no se ha involucrado a los habitantes de las comunidades para fortalecer su participación, capacitación y organización, de manera que se puedan solucionar los problemas a nivel local y no tener que depender de apoyos externos.

Un sistema de bombeo mecanizado consiste en el conjunto de bomba y motor. Para elegir un sistema se deben considerar el tipo de bomba y la fuente de energía. Aunque muchos tipos de bomba se adaptan a diferentes alternativas de energía, algunas combinaciones han demostrado ser más efectivas.  Entre los criterios de selección más importantes a considerar son: 1) Técnicos: limitaciones en calidad y cantidad de agua; altura y rendimiento; tipo de suelo; operación y mantenimiento, es decir, fuentes de energía y refacciones. 2) Sociales: grupo de usuarios y organización comunitaria. 3) Económicos: costo del sistema; fabricación y materiales a nivel local; costos de mantenimiento; tiempo de vida y número de usuarios (BAUMANN et al. 2010). Se han desarrollado diferentes sistemas de bombeo motorizado basados ​​en los siguientes principios mecánicos, usando uno o más de esos principios (BAUMANN 2000):

• Elevación directa: el agua se levanta físicamente en un contenedor (cuerda y cubo, vertedor, rueda persa).
• Desplazamiento: debido a que el agua no puede ser comprimida, puede ser empujada o desplazada (bombas de pistón, de cuerda, de cavidad progresiva o de diafragma).
• Generar cabezal de velocidad: el agua puede ser propulsada a alta velocidad. El impulso producido puede usarse para crear una presión o un flujo (rotor helicoidal, bombas de hélice, bombas centrífugas, bombas de cavidad progresiva, bombas de chorro, etc.).

Estos sistemas varían en costos, tipos de usos y rendimiento, criterios de operación y mantenimiento y aspectos sociales, por lo que se tiene que adaptar a las condiciones locales, para evitar así problemas en su funcionamiento. Por ejemplo, en el poblado de San Juan Tlacotenco, Morelos, el sistema de bombeo mecanizado se encuentra paralizado, debido al incorrecto dimensionamiento de las bombas (en un largo trayecto con pendientes muy pronunciadas), que con frecuencia se queman y donde los escasos recursos de la comunidad impiden la compra de repuestos (LÓPEZ 2000).

Cuando la conducción al punto de uso o al tanque de almacenamiento se debe realizar también por bombeo, debido a que estos se encuentran a un nivel superior al de la bomba o existen diferencias de nivel positivas a salvar en algún punto del trazado de la tubería, se debe diseñar lo que se conoce como “línea de impulsión”. Es necesario considerar ciertos factores de diseño para calcular el diámetro adecuado de tubería de impulsión, aunque se considera un diámetro mínimo de 2” (CARE/AVINA 2012), así como la capacidad de impulsión de la bomba. Para ello es necesario calcular la cantidad de agua que se precisa bombear y las pérdidas de carga asociadas a la conducción, donde intervienen factores como el material de la tubería, el número de codos y accesorios, la altura a salvar o la longitud del trazado (CONAGUA s.f; AGUIRRE 2015; TIXE 2004). De igual modo, la red de impulsión de ha de equipar con accesorios tales como cámaras de quiebre de presión o tanques rompe presión, válvulas reductoras y reguladoras de presión, válvulas de aire o ventosas y válvulas de purga (CARE/AVINA 2012). Se puede ampliar información al respecto de materiales y componentes en la ficha de red de distribución comunitaria.

Los sistemas de bombeo motorizados se utilizan para incrementar el abastecimiento de agua en zonas rurales y urbanas, por lo que han mejorado el abastecimiento de agua conforme al crecimiento de la población y los requerimientos de agua. En México estos sistemas de bombeo pueden ser apropiados en los siguientes contextos:

• Localidades donde el tamaño de la población requiera de un sistema de mayor acceso y capacidad de distribución del agua. Además, la comunidad debe estar bien organizada y buscar mejorar sus vidas de acuerdo con su entorno, con disposición a participar de manera independiente al apoyo externo, teniendo los recursos económicos necesarios y la disposición a fortalecer sus capacidades técnicas para la operación y mantenimiento del sistema .
• Zonas donde existan fuentes de energía barata y confiable (electricidad, solar y/o eólica) y disponibilidad de refacciones y materiales en la comunidad para el funcionamiento óptimo del sistema.
• Comunidades que tienen las capacidades de identificar sus problemas y riesgos.
• En zonas áridas donde las fuentes de abastecimiento son aguas subterráneas profundas.
• Algunas situaciones de emergencia (campamentos de refugiados en rápida expansión) (BAUMANN et al. 2010) (IOM, 2018)

Para mejorar el acceso al agua (de 38 a 80 litros por persona al día), en las comunidades de San Lucas y la Tinaja, municipio de Allende Guanajuato, se aprovechó un pozo ya existente para la instalación de una bomba electromecánica de 20 HP, considerando la capacidad de la comunidad para solventar los gastos generados por el suministro eléctrico (BARRIENTOS et al. 1997). 

Cuando las comunidades no cuentan con capacidades ni recursos se debe asegurar la instalación de bombas sencillas, tales como eólicas o impulsadas por animales.

La mayoría de las bombas mecanizadas requieren un pozo cerrado con una plataforma que minimice la contaminación superficial. Sin embargo, se requiere un mantenimiento y protección de la fuente de agua. Las bombas mecanizadas que usan combustible pueden representar un riesgo de salud por cuestiones de contaminación por el combustible. Adicionalmente, los riesgos a la salud aumentan por el humo y el ruido que genera, que puede ocasionar afectaciones a largo plazo. En México, las bombas mecanizadas han sido los sistemas de bombeo más implementados, sin embargo, el modelo de gestión de agua, en especial la toma de decisiones y la implementación, sin incluir a la comunidad ocasiona que operen de manera deficiente, siendo insostenibles los costos de operación y mantenimiento para los habitantes de muchas localidades del país. En algunas regiones del Bajío mexicano (Guanajuato), la extracción excesiva del agua subterránea ha provocado alteraciones en los niveles de agua subterránea, teniendo efectos adversos en la calidad del agua por contaminación de arsénico o flúor y provocando desertificación.

Dependiendo del tipo y modelo de las bombas, éstas tienen diferentes requisitos de operación y mantenimiento. La instalación, la operación y el mantenimiento requieren habilidades técnicas que pueden resultar costosas para el nivel económico de algunas comunidades y por lo tanto ponen en riesgo la sostenibilidad de los sistemas. Los costos más elevados de estos sistemas están asociados con la compra de la bomba, la instalación por parte de personal capacitado, los consumibles (combustible, lubricantes, etc.) y el mantenimiento (refacciones, materiales eléctricos o hidráulicos, etc.). A diferencia de las bombas por propulsión humana, las opciones de bajo costo para las bombas mecanizadas casi no existen. Uno de los enfoques que más ha creado problemas en México ha sido el pretender que las comunidades se adapten a las tecnologías implementadas, en vez de partir del principio que son las tecnologías las que se deben adaptar al contexto de las comunidades (BRIKKE 2003; OXFAM 2016).