ABASTECIMIENTO URBANO: AGUA Y ENERGÍA DESDE POZOS MINEROS. Francisco M. García Carro - Ingeniero de Caminos, C. y P. Ingeniería y

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1 ABASTECIMIENTO URBANO: AGUA Y ENERGÍA DESDE POZOS MINEROS Francisco M. García Carro - Ingeniero de Caminos, C. y P. Ingeniería y consultoría, HIPSITEC, S.A.; Francisco Olmos Fernández-Corugedo - Ingeniero de Minas Ingeniería y consultoría, HIPSITEC, S.A Santiago Solís Gutiérrez - Ingeniero Químico Ingeniería y consultoría, HIPSITEC, S.A. Cesar Cordero Escosura - Ingeniero de Minas Minería, HUNOSA RESUMEN A partir de los datos obtenidos en el estudio que HIPSITEC, S.A. realizó del posible aprovechamiento de los recursos hídricos presentes en determinadas instalaciones mineras de HULLERAS DEL NORTE, S.A. (HUNOSA), se pone de manifiesto la 1

2 capacidad de los mismos para abastecer de agua y energía eléctrica a núcleos urbanos próximos, en función de la calidad del agua, los caudales y las alturas disponibles. Al cesar la explotación minera, la necesidad de seguir bombeando un determinado caudal de agua permanece, variando para cada caso la magnitud del bombeo en cuanto a su caudal y altura geométrica. De esta forma, en los pozos sin explotación, nos encontramos con una infraestructura inicialmente minera que en la actualidad solo desarrolla una actividad hidráulica y cuyas galerías, planos, minados y caña, constituyen un enorme sistema de captación de agua, de dimensiones desmesuradas para una obra hidráulica, susceptible de aprovechamiento hidroeléctrico y para abastecimiento humano e industrial. La proximidad de estas instalaciones a núcleos urbanos, que muchas veces han ido creciendo alrededor de ellas, hace que la incorporación de alguno de estos caudales, o de la energía generada en hipotéticos saltos, a los sistemas generales sea económica y técnicamente factible. COMUNICACIÓN COMPLETA Por encargo de HULLERAS DEL NORTE S.A. (HUNOSA), HIPSITEC, S.A. elaboró un estudio en el que se analiza el aprovechamiento de los recursos hídricos de los pozos mineros para abastecimiento de agua y energía a determinados núcleos de población de la cuenca central asturiana, que se encuentran muy próximos a la explotación minera o incluso se han desarrollado alrededor de ellas. 2

3 PLANO DE SITUACIÓN 3

4 CUENCA DEL RIO NALÓN Pozo Pumarabule Pozo Mosquitera Pozo Cerrado Pozo Inundado Pozo Abierto Pozos Candín I y II Pozo Fondón Pozo María Luisa Pozo Sotón Pozo San Mamés Pozo Samuño Pozo La Cerezal Pozo Carrio CUENCA DEL RIO CAUDAL Pozo Cerrado Pozo Inundado Pozo Abierto Pozo Tres Amigos Pozo San Nicolás Pozo Polio Pozo Montsacro Pozo Barredo Pozo San José Pozo Santa Bárbara Pozo Figaredo Pozo Santiago Pozo San Antonio 4

5 La explotación minera de la cuenca central asturiana durante los últimos cincuenta años a dado lugar a una importante infraestructura subterránea para la extracción de carbón basada en una serie de pozos, galerías y minas de montaña, mas o menos intercomunicadas, en función de las necesidades extractivas. Uno de los problemas a resolver durante la extracción del carbón es la evacuación de los caudales de agua que de una forma u otra son recogidos en los pozos, lo que se resuelve mediante la acumulación de este agua en una serie de balsas distribuidas en determinadas plantas y en la caldera de los pozos, su bombeo hasta superficie y posterior vertido a un cauce receptor. Al ir cesando la actividad extractiva de los pozos mineros, su cierre plantea la opción de la inundación o no del mismo hasta un determinado nivel, pero en cualquier caso la necesidad de seguir bombeando un determinado caudal de agua permanece, variando para cada caso la magnitud de ese bombeo en cuanto a su caudal y altura geométrica. De esta forma, en los pozos sin explotación, nos encontramos con una infraestructura inicialmente minera que en la actualidad solo desarrolla una actividad hidráulica y cuyas galerías, planos, minados y caña del pozo, constituyen un enorme sistema de captación de agua, de dimensiones desmesuradas para una obra hidráulica. El esquema tipo de pozo, encontrado en el estudio, en el que se reflejan las distintas procedencias del agua, las interconexiones entre las galerías del pozo (ascendente y 5

6 descendente) y de estas con otros pozos y con el exterior es el que se adjunta ha continuación: A ASEOS Y DUCHAS ARROYO CABAÑOS CANAL DE VERTIDO RECTANGULAR DEPOSITO (+223,54) 150 m3 FILTRACIONES DEL EXTERIOR (MANANTIALES) ª PLANTA (+202,27) Ø150 Ø m3/h m3/h AGUA DE CUNETAS MINADOS ANTIGUOS (MINA MONTE MARIA LUISA) FILTRACIONES Ø300 Ø300 BALSA 320m3 BALSA 61m ª PLANTA FILTRACIONES m3/h 3ª PLANTA (+1,77) 384 m3/h N1 1 N2 2 N3 3 AGUA DE CUNETAS CONDUCCION SAN VICENTE Ø300 CAPACIDAD 750m3 4ª PLANTA (-19,88) 40 m3/h 1 AGUA PROCEDENTE DE SAN VICENTE SONDA DESAGÜE BALSA 80m ª PLANTA 1ª RAMA CORTE ENTRE REGUERAS 3ª Y 4ª GALERIA DE ESTERIL 7ª SAMUÑO 6ª PLANTA SONDA DE DESAGÜE 7ª PLANTA 8ª PLANTA AGUA DE CUNETAS SONDA DE MEDIO AMBIENTE 9ª PLANTA SONDA DE DESAGÜE 10ª PLANTA (-304,01) CAPACIDAD 1.245m3 1 Ø m3/h HACIA EL POZO SAMUÑO POR CUNETA AL POZO SOTON POR CUNETA (TRANSVERSAL GENERAL DE 10ª) A SUB10ª DE SAMUÑO 6

7 Los principales pozos susceptibles de aprovechamiento para abastecimiento de agua y/o energía, que fueron objeto del estudio son: Cuenca del Caudal Pozo Barredo Pozo Figaredo Pozo San José Pozo Santa Bárbara Pozo Santiago Pozo San Antonio Pozo San Nicolás Pozo Montsacro Pozo Polio Pozo Tres Amigos Cuenca del Nalón Pozo Samuño Pozo Fondón Pozo María Luisa Pozo Candín I y II Pozo Mosquitera Pozo Pumarabule Pozo Sotón Pozo La Cerezal Pozo San Mamés Pozo Carrio La distribución porcentual de los mismos en función de su estado de actividad y del grado de inundación es: Inundados 19% Abiertos 29% Cerrados 52% El 29% de los pozos estudiados se encuentran abiertos, existiendo por tanto laboreo en alguna de sus plantas, por lo que se desechó el aprovechamiento de los caudales procedentes de los mismos por el riesgo que supone la actividad minera a la calidad del agua para abastecimiento y la incompatibilidad de la instalación de la turbina en la caña del pozo con las maniobras de explotación. En el 71% de los pozos restantes, no se realiza ninguna tarea extractiva, limitándose la actividad en los 7

8 mismos a un bombeo periódico del agua que recogen, estos pozos sin explotación minera pueden estar inundados (19%) o no (cerrados 52%). Respecto al sistema extractivo los pozos inundados no bombean agua hasta que la cota de la lámina no alcanza un determinado nivel, lo que produce un mayor tiempo de contacto del agua con los elementos sumergidos facilitando el quimismo. Por otro lado, en los pozos cerrados (no inundados) el bombeo de los caudales de agua que recogen las distintas balsas es permanente por lo que el periodo residencia del agua en el interior del pozo es menor produciéndose una menor interacción con el medio. La procedencia del agua recogida es diversa, comprende agua de lluvia infiltrada a través del terreno y de los minados, manantiales, acuíferos subterráneos y freáticos de cauces superficiales, que con un periodo de retardo determinado se acumula en algunos puntos de la infraestructura de los pozos y acaba siendo bombeada a superficie. Dada la importancia de los caudales trasegados y en función de una discretización de los puntos de captación: de los pozos por plantas y de estas por tapes, además de los caudales procedentes directamente de minas de montaña, nos encontramos que los pozos mineros estudiados, disponen de un caudal anual aproximado de treinta millones de metros cúbicos y de calidades dispares. Desde el punto de vista del abastecimiento de agua para consumo, en función de las analíticas realizadas, una parte considerable son susceptibles de ser aprovechados como agua de consumo humano en función de lo establecido por el R.D. 140/2003 por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo 8

9 humano, con tratamientos tipo A1, el más simple que contempla la Directiva Europea 75/440 CEE relativa a la Calidad del Agua Potable, consistente en un tratamiento físico simple y desinfección. Disponiendo de un caudal mucho mayor para consumos que demanden una menor calidad del agua, como determinados usos industriales. Se muestra a continuación para cada uno de los pozos estudiados, el caudal bombeado y de éste el susceptible de aprovechamiento para consumo humano y el tipo de tratamiento necesario para que cumpla los criterios establecidos en la legislación vigente Caudal evacuado actualmente, caudal aprovechable y Tratamiento necesario para cumplir los parámetros del R.D. 140/2003 POZO / BOCAMINA Caudal evacuado (m 3 /año) Caudal aprovechable (m 3 /año) Tipo Tratamiento Dir. 75/440/CEE Pozos Polio y Tres Amigos A1 Pozo Barredo y Mina Mariana A A3 Pozo San José A3 Pozo María Luisa A1 Pozo Samuño, Emilia y San Luís A1 Pozo Sotón A1 Pozo San Mamés A1 Pozo La Cerezal A1 Pozo Carrio A1 Pozo San Nicolás A1 Pozo Montsacro (Boc. Esperanza) A1 Pozos Candín I y II, Fondón A1 Pozos Mosquitera y Pumarabule A1 Pozo Santiago A1 Pozo San Antonio A1 TOTAL

10 En cuanto a la distribución de caudales en el tiempo, se muestra a continuación el gráfico de caudales mensuales extraídos en una planta tipo de un pozo tipo durante el año 2006, en la que se puede apreciar la relación directa de caudales bombeados con los periodos de mayor pluviometría. Caudales mensuales extraídos en 3ª planta BOMBA BOMBA 2 BOMBA 3 BOMBA 4 TOTALES DICIEMBRE ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE AÑO 2006 Para el abastecimiento energético, los caudales disponibles en función de las diferencias de cota disponibles para el salto, de unos 500 m. de media, permiten abordar la generación de pequeños volúmenes de energía con un sistema de hidráulica reversible que generaría energía en horas punta, consumiendo una parte para la recuperación del embalse superior en horas valle. De esta forma se aportaría al sistema general energía en el momento de mayor demanda, aprovechando los excedentes nocturnos del sistema, lo que además originaría un margen económico positivo. Los problemas a abordar se centran en la elección de la 10

11 turbina apropiada para cada pozo, la resolución de la impermeabilización del embalse superior que lo conformaría alguna galería de 1ª planta o excepcionalmente alguna instalación exterior y la conexión a la red. La proximidad de los instalaciones mineras al consumidor final, población o industria, tanto para el abastecimiento de agua como energético, hace que la incorporación de los recursos generados a los sistemas generales sean económica y técnicamente factible. 11