Distribución eficiente

Transcripción

1 Jornadas del Agua UNAM, 2013 Distribución eficiente en redes de agua potable Luis M. Salmones Hernández Ciudad Universitaria AGOSTO 27

2 Antecedentes En México, la Eficiencia i i global l se estima como la relación entre el volumen de agua cobrado y el volumen producido Este concepto de eficiencia no incluye la calidad del servicio

3 Antecedentes Eficiencia i i en redes de agua potable Distribución: ofrecer a todos los usuarios la misma oportunidad de recibir un servicio de calidad. Pérdidas: Minimizar el agua no contabilizada (fugas y usos no autorizados).

4 Problemática Las redes de agua potable se El constructor t hace diseñan con cálculos teóricos algunas adecuaciones al que parten de ecuaciones proyecto empíricas El proyecto debe adaptarse a los diámetros comerciales La red original va creciendo para llevar agua a nuevos usuarios

5 Problemática Llega el momento en que el operador no conoce su red de distribución La red, por sí misma, no logra distribuir uniformemente el agua Los operadores abren y cierran válvulas en forma estratégica para distribuir el líquido de la mejor manera, dando lugar a los tandeos. Los usuarios pueden estar sin servicio i varios días. La infraestructura sufre los paros y arranques.

6 Problemática En 1990 se inician en México los Estudios de Evaluación de pérdidas de agua 27 ciudades promedio de pérdidas: 39% Los prestadores de servicios (los que podían), salieron a detectar y reparar fugas pero nunca terminan!

7 Ejemplo típico Problemática Es común que los consumos decaigan durante la madrugada, lo que ocasiona un incremento en la presión. 120 Gasto mínimo nocturno 58 L/s anda ( L/s ) Variación de la demanda P máx = 89 mca Presión máxima nocturna 89 mca (7,84 bar) Pre esión (mc ca) - Dem Variación de la presión Q mín = 58 L/s Sector Santa Lucía 1 Ciudad de México* mca = metros de columna de agua 1 mca = 0,1 kg/cm 2 = 0,088 bar Hora del ldía * Capella Vizcaíno, A. Control de presiones y reducción de fugas en el sector Sta. Lucía 1, D.F., junio 2002, México

8 Problemática La instalación de válvulas reguladoras de presión (VRP) ayuda al control de presiones. 120 Gasto mínimo nocturno 21 L/s anda ( L/s ) Pre esión (mc ca) - Dem Variación de la demanda Presión máxima 40 nocturna 40 mca 20 (3,52 bar) Variación de 60 0 la presión P máx = 89 mca Q mín = 58 L/s P máx = 40 mca Q mín = 21 L/s Sector Santa Lucía 1 Ciudad d de México* mca = metros de columna de agua 1 mca = 0,1 kg/cm 2 = 0,088 bar Hora del ldía Volumen de agua recuperada en un día. * Capella Vizcaíno, A. Control de presiones y reducción de fugas en el sector Sta. Lucía 1, D.F., junio 2002, México

9 Sectorización

10 Sectorización Aparece como una alternativa que permite dividir las grandes redes de distribución en sectores aislados que faciliten su operación y control. Se ha puesto de moda y muchos organismos operadores la quieren Sin embargo, algunos de ellos: o No tienen un catastro actualizado y confiable o No miden los caudales de suministro o No miden las presiones en la red o No conocen los consumos de los usuarios o No saben cuánta agua pierden (fugas).

11 Estudio de la problemática de las acciones de reducción de fugas en las redes de agua potable y propuesta para mejorar su eficiencia. Convenio de Colaboración CNA SGIHU GEP 001/2006 Convenio de Colaboración CNA-SGIHU-GEP-001/2006 Proyecto México, 2006.

12 Con fines didácticos, a fin de reflejar las consecuencias de diversas acciones sobre una red de distribución. Red propuesta (plana) : Demanda: 200 L/s 200 nudos Consumo por nudo: 1 L/s Fugas en los nudos*: Q = 0,02 H m Valores sugeridos para este ejercicio C=0,02 X=1,15 tubería con D = 400 mm tubería con D = 300 mm tubería con D = 200 mm tubería con D = 100 mm *Las experiencias documentadas de diversos países relacionan la presión con el caudal de fugas. Estudio de la problemática de las acciones de reducción de fugas en las redes de agua potable y propuesta para mejorar su eficiencia. Convenio de Colaboración CNA-SGIHU-GEP-001/2006. Proyecto México, 2006.

13 Configuración de la red en planta Diámetros en mm

14 Al hacer la simulación hidráulica, se obtienen las presiones en los nudos

15 consumo 200 L/s fugas 244 L/s suministro 444 L/s Ejercicio Al hacer la simulación hidráulica, se obtienen los gastos en los nudos 1,00 + 1, ,23 Fugas = 55 %

16 Ante la magnitud de las fugas, se opta por sectorizar la red de la siguiente forma: Línea principal de distribución

17 Al hacer la simulación hidráulica, se obtienen las presiones en los nudos Red sectorizada Presiones en los nudos

18 Al hacer la simulación hidráulica, se obtienen los caudales en los nudos Red sectorizada consumo o 200 L/s Caudales en los nudos fugas 214 L/s suministro 414 L/s Fugas = 52 %

19 Reparación de la red El ejercicio simula el proceso de reparación a través de la eliminación de fugas*; esto es, utilizando un valor del coeficiente C = 0 Q fugas = C H x = 0 Se supone la reparación de la siguiente forma: primero la línea principal i de distribución ib ió y después cada sector en el orden de su numeración. * Sin olvidar el carácter didáctico de este ejercicio, y la imposibilidad de reducir a cero las fugas en una red real.

20 Simulación hidráulica, después de reparar la línea principal de distribución y los 3 primeros sectores consumo 200 L/s fugas 137 L/s suministro 337 L/s Fugas = 41 %

21 Evolución de la red sectorizada reparada 450 Caudal suministr rado (L/s) Reparado el S1 Reparado el S3 Reparada la LPD Reparado el S Avance en la reparación de la red ( % )

22 Control de presiones S i l h ál l d d ió fi d Se instalan ahora 7 válvulas reductoras de presión a fin de reducir las fugas (calibradas a una presión de salida de 15 mca)

23 Simulación hidráulica Red sectorizada y bajo control de presiones Presiones en los nudos

24 Simulación hidráulica Red sectorizada y bajo control de presiones Caudales en los nudos consumo 200 L/s fugas 103 L/s suministro 303 L/s Fugas = 34 %

25 Reparación de la red sectorizada y controlada El ejercicio simula el proceso de reparación a través de la eliminación de fugas*; esto es, utilizando un valor del coeficiente C = 0 Q = x fugas C H = 0 Se supone la reparación de la siguiente forma: primero la línea principal de distribución y después cada sector en el orden de su numeración. * Sin olvidar el carácter didáctico de este ejercicio, y la imposibilidad de reducir a cero las fugas en una red real.

26 Simulación hidráulica Red sectorizada y bajo control de presiones, reparada la línea principal de distribución Presiones en los nudos

27 Simulación hidráulica Red sectorizada y bajo control de presiones, reparada la línea principal de distribución Caudales en los nudos consumo 200 L/s fugas 74 L/s suministro 274 L/s Fugas = 27 %

28 Evolución de la red sectorizada, controlada y reparada Ca audal sum ministrado (L/s) Reparada la LPD Avance en la reparación de la red ( % )

29 Evolución de la red sectorizada reparada Comparación del suministro Ca audal sum ministrado (L/s) Sin control de presiones con control de presiones Avance en la reparación de la red ( % )

30 Evolución de la red sectorizada reparada Comparación del nivel de fugas Sin control de presiones Fuga as ( % ) con control de presiones Avance en la reparación de la red ( % )

31 Por otra parte Acciones encaminadas a la reducción de consumos: Medición Aumento de tarifas Cultura del agua A partir de la red sectorizada, se suponen ahora consumos en los nudos de 0,80 L/s Consumo de los usuarios = 0,80 * 200 = 160 L/s

32 Simulación hidráulica Red sectorizada Consumo por nudo = 0,80 L/s Presiones en los nudos

33 Simulación hidráulica Red sectorizada Consumo por nudo = 0,80 L/s Caudales en los nudos consumo 160 L/s fugas 234 L/s suministro 394 L/s Fugas = 59 %

34 Comparación del suministro en la red sectorizada Consumo normal Por nudo = 1,00 L/s Consumo reducido Por nudo = 0,80 L/s Suministro 200 L/s Suministro 160 L/s fugas 214 L/s fugas 234 L/s suministro 414 L/s suministro 394 L/s Fugas = 52 % Fugas = 59 % El suministro disminuye un 5% Las fugas aumentan un 7%

35 Simulación hidráulica Red sectorizada y controlada Consumo por nudo = 0,80 L/s Caudales en los nudos consumo 160 L/s fugas 110 L/s suministro 270 L/s Fugas = 41 % Se instalan las 7 válvulas reductoras de presión.

36 Simulación hidráulica Red con menor consumo Controlada y con la LPD reparada consumo 160 L/s fugas 79 L/s suministro 239 L/s Caudales en los nudos Fugas = 33 % Se instalan las 7 válvulas reductoras de presión.

37 Caudal sum ministrado (L/s) Resumen 500 Fugas (%) fugas fugas fugas fugas fugas fugas 100 consumo consumo consumo consumo consumo consumo consumo consumo sectorizada SI SI SI SI SI SI SI 0 controlada VRP SI SI SI SI Reparada LPD SI SI SI SUMINISTRO (L/s)

38 Conclusiones

39 Conclusiones 1. Salir simplemente a reparar fugas no es la forma de reducir las pérdidas ni mejorar la eficiencia. 2. La Sectorización tiene sus bondades, cuando ésta se basa en el control de presiones. Ventajas: La red primaria será más eficiente. Permite identificar los sectores más dañados, d por lo tanto, priorizar las acciones y obtener resultados en el corto plazo. Las fallas en el suministro pueden minimizarse al contar con una mejor distribución del agua.

40 Conclusiones 3. Los resultados no sugieren que sea equivocada la idea de: actualizar tarifas, incrementar la medición, el ahorro del agua por parte de los usuarios. Pero estas acciones deben estar acompañadas por la adecuada operación de la infraestructura. 4. Es fundamental que el operador esté totalmente convencido y haga suyo el proyecto.

41 Jornadas del Agua UNAM, 2013 Distribución eficiente en redes de agua potable gob mx Ciudad Universitaria AGOSTO 27