COSTA RICA. Programa de Agua Potable y Saneamiento para el Nivel Subnacional (CR-T1034)

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1 COSTA RICA. Programa de Agua Potable y Saneamiento para el Nivel Subnacional (CR-T1034) ANEXO 9 INFORME DE PLAN MAESTRO COMPONENTE DE CONTROL Y REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS DE AGUA POTABLE, GESTIÓN OPERATIVA Y COMERCIAL DE LOS SERVICIOS Junio 2010

2 ÍNDICE 1. MARCO GENERAL ANTECEDENTES Y SITUACIÓN ACTUAL RESUMEN DE LAS RECOMENDACIONES ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE AGUA POTABLE GESTIÓN OPERATIVA Y COMERCIAL SEGÚN DIAGNÓSTICO OBJETIVO DEL COMPONENTE DE REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS ALCANCE DE LOS SUB PROYECTOS SUB PROYECTO 1: CÁLCULO Y DESAGREGACIÓN DE PÉRDIDAS SUB PROYECTO 2: CENSO DE USUARIOS Y CATASTRO DE MEDIDORES SUB PROYECTO 3: CATASTRO DE REDES DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO SUB PROYECTO 4: METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN DE SECTORES OPERATIVOS SUB PROYECTO 5: MODELACIÓN MATEMÁTICA REDES DE ACUEDUCTO SUB PROYECTO 6: PROGRAMA DE MICRO MEDICIÓN Y MACRO MEDICIÓN SUB PROYECTO 7: PROGRAMA DE USO RACIONAL DEL AGUA BIBLIOGRAFÍA ESPECIALIZADA... 87

3 1. MARCO GENERAL 1.1 ANTECEDENTES Y SITUACIÓN ACTUAL En junio de 2 009, la República de Costa Rica obtuvo financiamiento del Banco Interamericano de Desarrollo (BID), para la ejecución del Programa de Agua Potable y Saneamiento. Este programa incluye, entre otros, el Componente 2 por US$20 millones: Agua Potable y Saneamiento en sistemas rurales de agua potable y saneamiento, nuevos y rehabilitación de existentes, prioritariamente ubicados en la zona norte del País con índices de rezago social de medio a muy alto. Estos documentos señalan que el alto nivel de agua no contabilizada es una de las tres principales debilidades de los sistemas de suministro de agua potable. Las otras dos carencias principales son las bajas tarifas y los limitados niveles de recaudo, insuficientes para cubrir los costos de operación y mantenimiento. El Diagnóstico General de Operadores del año preparado por IFAM y AyA en 26 municipalidades del país ( habitantes) concluyó que aunque casi 70% de las municipalidades cuentan con micro-medición, solo 10% cuentan con macro-medición y más de tres cuartas partes de los operadores no monitorean el agua ni la contabilizan; La respuesta a fugas es inconsistente en los sistemas y en general no existen planes de mantenimiento. El Diagnóstico también identificó la necesidad de atender las siguientes prioridades para los operadores de los sistemas de acueducto: Actualizar los planos de la infraestructura de redes de acueducto Instalar equipos de macro y micro medición Establecer controles de agua no contabilizada Establecer prácticas eficientes de mantenimiento preventivo y correctivo Mantener actualizado el censo de abonados a los servicios. Esta situación general de los sistemas se ha visto confirmada durante el diagnóstico realizado por EPYPSA a finales de En efecto, de 29 localidades estudiadas solamente Cartago cuenta con macromedición fija aunque parcial (70%) del agua producida. Santo Domingo monitorea puntualmente la producción una vez al mes, pero no controla el volumen que pierde por rebalse de los tanques. También se verificó que si bien 20 localidades cuentan con alta cobertura de micromedición, otras 9 carecen totalmente de medición del consumo. El manejo de las aguas servidas solo se hace a través de red de alcantarillado, y parcialmente solo en Cartago, pero las aguas efluentes no reciben tratamiento Las pérdidas probables en 23 de las 29 localidades examinadas están por encima del 50%. Parte de las pérdidas se originan en tanques de almacenamiento que rebalsan gran parte del tiempo, y podrían presentarse también eventuales rebalses aguas arriba en las captaciones en tanques quiebra-gradiente cuando se controlen las entradas a los tanques. 1

4 Una de las grandes dificultades para determinar el nivel real de pérdidas, es la falta de macromedición permanente del agua entregada a las redes de distribución. Tampoco hay información histórica sobre los caudales de las nacientes, que son las fuentes que mayoritariamente abastecen a los sistemas municipales. En general, la carencia de información técnica y comercial de usuarios, redes de agua potable y de recolección de aguas servidas, identificada durante la fase de Diagnóstico, impide a los operadores tomar control real de la infraestructura de estos servicios. Esta información no existe en ningún sistema a excepción tal vez de los 2 o 3 más grandes. Puesto que es necesario asegurar la veracidad de la información de redes en formato digital y realizar la modelación matemática de los sistemas como requisito para la formulación de los planes maestros, EPYPSA ha levantado y sistematizado información de las redes de distribución disponible en planos existentes, diseños anteriores y principalmente obteniendo información verbal de los encargados de los acueductos. Esta información de redes se ha digitalizado en Autocad, y transferido al software WaterCad, con el propósito de realizar modelaciones matemáticas preliminares 1 con base en los cuales se planteará en algunos casos críticos la regularización de presiones en los sistemas de distribución mediante la definición de zonas de presión, nuevos tanques, estaciones de control de presión y válvulas de control. 1.2 R ESUMEN DE LAS RECOMENDACIONES Las necesidades pendientes de resolver, en mayor o menor medida en todos los sistemas analizados durante 2 009, señalan la debilidad institucional subyacente de los operadores de los servicios. En consecuencia, se identifica que la prioridad actual es fortalecer la capacidad empresarial de las municipalidades para operar sus sistemas: resolver la carencia de información básica de redes de distribución y de usuarios reales y la falta de control sobre el volumen producido y consumido y reducir las pérdidas elevadas. Con el propósito de racionalizar las inversiones en infraestructura, EPYPSA ha definido para cada localidad unos valores del Índice de Agua No Contabilizada (IANC) aceptables (por debajo de los valores actuales) con base en los cuales se calcula el Caudal Medio Diario y los demás parámetros de diseño y dimensionamiento del volumen de almacenamiento, diámetros de líneas de conducción, capacidades de los sistemas de potabilización y características de las redes de distribución. Se plantea la meta de reducir al 25% las pérdidas en todos los sistemas municipales. Una estrategia para alcanzar estas metas de reducción de pérdidas es proveer de herramientas básicas de gestión a las municipalidades y principalmente a los operadores directos de los sistemas mediante la implementación de herramientas de control operativo y comercial que hagan más eficiente su desempeño. 1 Sin calibración mediante mediciones de campo 2

5 En consecuencia, se propone desarrollar e implementar para las 29 localidades periurbanas los siguientes sub proyectos que conformarán el Componente de Control de pérdidas: 1. Metodología de cálculo y desagregación de pérdidas 2. Censo de usuarios y catastro de micro medidores 3. Catastro de redes de agua potable y alcantarillado 4. Metodología de evaluación de sectores operativos 5. Modelación matemática de sistemas de agua potable 6. Pre -diseño de proyectos de macro medición y micro medición a nivel local 7. Programa de Uso racional del agua Para cada uno de estos sub-proyectos, se definen en este documento los siguientes ítems: Objetivo Justificación Alcance Conceptos principales Actividades mínimas en oficina Actividades mínimas en campo Información técnica a entregar Productos Este documento servirá de base para definir el alcance y la metodología para la ejecución en las localidades objeto del Programa de los sub proyectos arriba citados. Por economías de escala y homologación de los productos a obtener, se recomienda estudiar un esquema de ejecución común a todas las localidades. 3

6 2. ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL 2.1 PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE AGUA POTABLE La mayoría de los valores de producción y consumo encontrados en Costa Rica, son superiores al estándar de consumo latinoamericano. Véanse las gráficas siguientes generadas en 2008 por la Asociación de Entes Reguladores de Agua Potable y Saneamiento de las Américas, en las cuales se destaca el alto nivel de producción de agua potable de los usuarios de AyA, comparándola con otras empresas latinoamericanas. 4

7 Los servicios en Costa Rica presentan en general un alto nivel de demanda per cápita (superior como se indicó al promedio latinoamericano), pérdidas que se producen a través de escapes superficiales y subterráneos en el sistema de distribución, sub-facturación debido a la escasez de medidores, usos fraudulentos, conexiones clandestinas y aparente falta de conciencia ciudadana sobre el valor real del agua. La información de la producción per cápita (obtenido dividiendo la producción de las plantas entre el número de contratos) superan los valores medios obtenidos en sistemas de América Latina, con micro medición efectiva superior al 90% y que aplican tarifas congruentes con sus costos de producción, distribución, operación y comercialización de los servicios. Debido probablemente a las dificultades propias de medir el agua consumida y cobrar al público lo que cuesta prestar los servicios, ha prevalecido durante las últimas décadas una cultura de subvención y precio político. Este escenario de bajos precios y consumos aparentemente desbordados, favorece el incremento de la demanda y obliga a entrar en una espiral ascendente de nuevas inversiones; para ampliar la capacidad de producción de agua potable. En línea con los lineamientos de desarrollo sostenible, el componente de agua potable desarrollado por EPYPSA adoptó las premisas de reducir al mínimo el uso por extracción de agua cruda y limitar a niveles razonables la contaminación por aguas servidas, buscando cumplir con los objetivos sectoriales de elevar los niveles de cobertura y calidad de los servicios. Si bien Costa Rica no registra un índice de estrés de agua alto 2, el componente de agua potable impulsará estrategias específicas dirigidas a minimizar la demanda de agua para uso humano y atenuar la contaminación de los cauces receptores; incluirá extender las mediciones de consumo de agua cruda para todos los sistemas de acueducto. La racionalización y medición del consumo y la generación de recursos propios debe ser prerrequisito para la ejecución de las obras de expansión a la capacidad de producción y transporte de agua potable, buscando aprovechar al máximo la infraestructura disponible y no aumentar aún más los elevados costos operativos actuales. Es también necesario favorecer la autonomía local para la solución de problemas de operación diaria, generar las herramientas de gestión mínimas (como censos de usuarios y catastros de redes y análisis de los sistemas de redes de distribución y recolección) capacitar a los funcionarios en el desempeño de sus labores diarias y plantear una estrategia de fortalecimiento comercial y operativo. 2 Este índice refleja la disponibilidad de agua para usos socioeconómicos y productivos. 5

8 Si bien los acueductos municipales no dependen formalmente del presupuesto nacional, ni tienen relación de dependencia financiera del AyA, es claro que la ineficiencia operativa y las bajas tarifas que no cubren siquiera costos de sostenimiento y que se traducen en niveles de servicio limitados para la población de las áreas peri urbanas, terminan por generar una demanda tácita por recursos nacionales para mejorar los servicios a través de inversión en infraestructura y gasto en operación diaria de los sistemas. 2.2 GESTIÓN OPERATIVA Y COMERCIAL SEGÚN DIAGNÓSTICO 2009 En desarrollo del diagnóstico entregado en diciembre de 2009 se analizaron 29 sistemas de suministro de agua potable y saneamiento, se capturó información de diagnóstico de carácter administrativo, comercial y operativo, coordenadas geográficas y archivo fotográfico de la infraestructura existente. En preparación para el informe del Plan Maestro que se entregará en Abril de 2010 y para definir los proyectos requeridos en cada caso para alcanzar coberturas plenas en un horizonte de 20 años, ha sido necesario verificar la información de beneficiarios, conciliar los costos de inversión con bases de datos de obras locales y revisar la pertinencia técnica de las obras específicas propuestas, contrastando la capacidad de la infraestructura actualmente disponible con la que debería requerirse para atender la demanda racional de los servicios en el período determinado. Se analizaron las capacidades actuales y requeridas de las principales estructuras de los servicios acotando sus dimensiones principales: longitudes, diámetros, volúmenes y caudales, para asegurarse de que la nueva infraestructura, que eventualmente será construida con los recursos de crédito, permitirá atender una demanda racional y el menor impacto posible sobre la estructura tarifaria vigente. Se compararon los consumos actualmente facturados y recaudados a los usuarios con la demanda requerida para el horizonte del proyecto. Como resultado de este análisis se identificó que la cobertura de agua potable es cercana al 100% y la continuidad del servicio se mantiene las 24 horas en la mayor parte de los sistemas, aunque el tratamiento se limita en la mayoría de los casos a desinfección. En contraste con la alta disponibilidad del servicio, se identificó una severa limitación en los recursos obtenidos vía tarifas de los aproximadamente usuarios actuales y por tanto en la disponibilidad de recursos de todo orden para una adecuada gestión de los servicios y para el manejo operacional de la infraestructura de abastecimiento y distribución. Es notoria la falta de recursos en información de los sistemas de acueducto y alcantarillado: no existen planos digitalizados de redes, ni existe un sistema referenciado geográficamente del estado y ubicación de cajillas y medidores y carecen los servicios de apoyo de ingeniería en aspectos operativos y de planeamiento. 6

9 Más allá de las necesidades de inversión física, los cuellos de botella principales radican en la débil gestión operativa, financiera y comercial de las instancias responsables por la provisión de los servicios públicos. Los principales problemas identificados en desarrollo del diagnóstico, son los siguientes: ÁREA DE TRABAJO Área comercial Tarifas y subsidios Área Técnica Operacional Área administrativa y organizacional PROBLEMAS Catastros de clientes no referenciados geográficamente. No existen planos digitales con ubicación de usuarios de acueducto; bajo nivel de identificación y de acción sobre usuarios clandestinos. Eficacia baja en la gestión de cobro y en cortes del servicio a clientes en mora. Niveles bajos de eficiencia en las acciones de recaudo corriente y a deudores; monto excesivo de cuentas por cobrar El esquema tarifario no cubre los costos de inversión y en algunos casos ni los costos de operación y mantenimiento No existe análisis financiero que permita determinar en una forma oportuna la actualización de tarifas Ausencia de mecanismos de actualización de tarifas. Escasos recursos materiales para el mantenimiento y operación de los sistemas de acueductos y alcantarillado. Insuficiente plantel de profesionales y técnico especializados Insuficiente nivel de capacitación específica en el personal de operación y de mantenimiento. Ausencia de programas de mantenimiento preventivo de los sistemas de acueductos y alcantarillados. Concentración del trabajo en resolución de problemas imprevistos, en detrimento de planes de trabajo planificados. Prevalece una cultura de la urgencia ante la falta de actividades específicas de planificación. Falta de recursos para adquisición de insumos y materiales con excesivas demoras que perjudican la operación y el mantenimiento. Reducido número de profesionales en la planta de personal, y profesiones no acordes con las necesidades de la institución. Escaso nivel de capacitación en el personal no profesional. Ausencia de contabilidad de costos. Al tiempo con las deficiencias operativas señaladas, se observa un excesivo consumo de los usuarios actuales, lo cual provoca que la mayoría de la infraestructura existente colme anticipadamente sus períodos de diseño, aumentando las exigencias de inversión. Las razones principales para los elevados consumos unitarios son: La estructura tarifaria no refleja los costos actuales de proveer el servicio. En prácticamente ningún caso las tarifas cubren la depreciación de la infraestructura. 7

10 La baja eficiencia de recaudo y manejo de cartera que prevalece en la mayoría de localidades. Aunque 20 sistemas tiene cobertura de micromedición alta (mayor de 80%) se desconoce la edad del parque de medidores. Otros ocho sistemas no tienen micromedición alguna. También se evaluaron los costos de inversión, operación y mantenimiento, ingresos por facturación de nuevos usuarios, y se calcularon los valores de ingreso por tarifas a los usuarios que deben alcanzarse para equilibrar el flujo de efectivo del componente de agua y saneamiento. Los recursos obtenidos vía tarifas de los usuarios de acueducto apenas cubren los costos de funcionamiento y no se generan excedentes para atender mantenimiento preventivo y rehabilitación y expansión de los sistemas. La inversión en incorporación de nuevos usuarios, que puede estar en el orden de los US$ 150 difícilmente se verá compensada con la estructura tarifaria actual. Es de esperar que los proyectos por localidades no sean financieramente rentables si se incluye en el flujo de caja la inversión en infraestructura. Esta hipótesis será verificada mediante la evaluación del Tasa Interna de Retorno con la metodología denominada SIMOP del BID. Bajo estas condiciones, está pendiente de definir si es posible que los costos de inversión los paguen directamente las municipalidades, o bien si será necesario subsidiar el costo de los proyectos a ejecutar y los activos transferidos a las localidades. En cualquier caso, es necesario enfrentar los problemas de alto consumo y bajos ingresos, establecer una cultura de uso racional y pago del agua efectivamente consumida por los usuarios; aprovechando al máximo la infraestructura disponible y también la que se construirá con recursos del crédito y fortalecer la capacidad de gestión operativa y comercial de los servicios. 8

11 3. OBJETIVO DEL COMPONENTE DE REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS Una alternativa para hacer sostenible un esquema de provisión de agua potable segura y dar un manejo adecuado de las aguas servidas para la población a nivel local (sin demandar recursos adicionales del Estado) es aumentar la eficiencia operativa de la infraestructura existente, reducir las pérdidas y establecer una cultura de uso racional del agua a través de la implantación de tarifas que cubran el costo medio del servicio y la extensión de la micromedición efectiva al 100% de los usuarios, buscando reducir el consumo medio al orden de 20 m3 usuario - mes. El Componente de Control y Reducción de Pérdidas de Agua Potable está planteado para transformar la capacidad de gestión operativa y comercial de prestación de servicios de agua potable y saneamiento en las localidades objeto del programa; pretende propiciar una operación sostenible, eficiente, descentralizada e independiente en términos técnicos, mediante la generación, implementación y uso corriente de las herramientas requeridas para contrarrestar los problemas identificados en los diagnósticos existentes y lograr los siguientes objetivos principales: 1. Alcanzar el uso racional del agua por los usuarios 2. Reducir las de pérdidas físicas de agua potable en la red 3. Mejorar los índices de cobertura, facturación y generación de ingresos 4. Alcanzar la sostenibilidad en la provisión de los servicios 5. Definir, implementar y acompañar el desarrollo de la estructura organizacional óptima Para alcanzar estos objetivos, se deberá asegurar el cumplimiento de las siguientes tareas requeridas por las localidades según el diagnóstico de 2009: 1. Desarrollar una metodología de cálculo y desagregación de pérdidas a ser aplicada por sistemas de suministro de agua potable Realizar un censo de aproximadamente usuarios de acueducto y alcantarillado y catastro de medidores. Incluye el montaje del catastro en el sistema de información geográfico. 2. Elaborar el catastro de redes de acueducto y alcantarillado sin roturas de pavimentos. Comprende la digitalización de planos existentes verificados mediante recorridos de campo en coordinación con el personal operativo y montaje en sistema de información geográfico. 9

12 3. Desarrollar una metodología de evaluación de sectores operativos que permita asegurar las tareas de materialización de sectorización 4. Desarrollar la modelación matemática de las redes de distribución de acueducto. Comprende la incorporación de la información de redes de abastecimiento y distribución del catastro de redes al software de modelación matemática de redes. Instrumentación en campo y materialización de puntos para medición de caudal y control de presiones; Implantación sistema de información geográfico. 5. Adquisición de equipos de medición, instalación, puesta en marcha y aseguramiento de procesos de lectura de aproximadamente aparatos micromedidores y aproximadamente 90 macro medidores electromagnéticos; las cantidades definitivas de ambos tipos de aparatos dependerán del número de localidades que hagan parte del Programa y el inventario particular de tanques de almacenamiento, puntos de entrega a las redes de distribución y la edad del parque de micromedidores. Comprende el Desarrollo de la fase precontractual para la adquisición de aparatos y la ejecución directa de las obras civiles e instalaciones y, puesta en marcha y aseguramiento de procesos de lectura de los aparatos de micromedición y macromedición. El propósito es elevar la cobertura de micromedición efectiva al 95% y asegurar la macromedición plena del sistema de producción de agua potable. Comprende el retiro de aparatos obsoletos. Definición detallada de los procedimientos y rutas de lectura en campo y marcación de rutas en el sistema de información geográfico plano digital de las localidades. Implantación del plan de control de calidad de lectura y facturación. 6. Diseño y ejecución de programa de uso racional del agua y cultura de pago. Comprende: Diseño y ejecución de un programa de uso racional del agua y cultura de pago. Comprende la ejecución de talleres y actividades comunitarias en escuelas y juntas comunales y locales. Diseño y elaboración de herramientas audiovisuales. Incorporación de usuarios. Diseño y promoción del uso de aparatos eficientes en consumo de agua. 10

13 4. ALCANCE DE LOS SUB PROYECTOS 4.1 SUB PROYECTO 1: CÁLCULO Y DESAGREGACIÓN DE PÉRDIDAS Objeto y tareas componentes Este numeral presenta el procedimiento de cálculo y desagregación de pérdidas para una localidad o sector operativo de distribución de agua potable, en el cual se conocen y están asegurados los límites físicos que los separan de sectores aledaños y se conocen los puntos de interconexión. El numeral presenta el procedimiento de verificación de estanqueidad del sector. El objetivo del cálculo y desagregación de pérdidas aquí descrito es identificar los niveles de pérdidas y los tipos de pérdidas más relevantes -técnicas o comerciales- de forma que se tengan elementos para definir las prioridades en inversiones en proyectos específicos de reducción de pérdidas. El primer trabajo a realizar en oficina consiste en consolidar una base de datos específica del sector (o localidad), compuesta por información técnica y comercial: Caudales suministrados y presiones en la red del área en estudio Información de redes de abastecimiento y distribución Información de usuarios y facturación durante el último año. Además, se debe disponer el personal y la logística de equipos necesaria para la verificación de límites físicos del sector, a fin de comprobar que está efectivamente aislado de los sectores contiguos, según fue diseñado y materializado. Se debe realizar una revisión de válvulas límite y medición de presiones. La herramienta de comprobación teórica que se utilizará para verificar la sectorización es la modelación matemática calibrada de la red de distribución. Esta debe estar respaldada por tareas de investigación de redes en campo y mediciones de caudales y presiones y registros de caudal mínimo nocturno. Si el nivel identificado de pérdidas supera un determinado valor a definir, será necesario también realizar en el área de investigación una búsqueda exhaustiva de fugas con correlador acústico y geófono. La longitud de tubería a recorrer dependerá también del indicador de manejo de la infraestructura, ILI, que se describen más adelante en este documento. 11

14 Una vez obtenida la información comercial de usuarios legales, se realiza una búsqueda de usuarios clandestinos en el sector investigado, mediante un barrido exhaustivo de los usuarios reales existentes en un conjunto de manzanas seleccionadas al azar, con representatividad estadística. El numeral presenta un procedimiento para valorar el tamaño de la muestra. Se buscará también ubicar usuarios sin medidor, usuarios comerciales inscritos como residenciales y usuarios con diámetro de acometida mayor a media pulgada. La información comercial de facturación y estado de micromedidores debe ser evaluada mediante el desarrollo y aplicación de una herramienta informática que permita hacer un balance de facturación por vigencias y detectar consumos atípicos y causas de no lectura. (Véase numeral ) El análisis comercial también comprenderá el análisis de error del parque de micro medidores existentes y la investigación de patrones de consumo. La información de macromedición de caudales ingresados al área de estudio (sector o localidad) debe ser obtenida para al menos una semana, asegurando la medición del caudal mínimo nocturno y la toma de información para calibración del modelo Definición de pérdidas por componentes La diferencia entre el volumen producido de agua potable entregado a la red de distribución y el volumen facturado, es decir las pérdidas, se clasifican según sus causas, en pérdidas técnicas y comerciales. Las pérdidas comerciales que se describen a continuación, también denominadas aparentes (en el marco de la terminología de la International Water Association 3 ) se presentan por factores como sub registro del consumo (debido bien a error de arranque por baja sensibilidad del aparato a bajos caudales, o pérdida de exactitud con la edad del medidor) por fraude de usuarios legales; no-facturación de usuarios activos y/o por conexiones clandestinas masivas o dispersas, entre otros. Las pérdidas técnicas que se describen más adelante (numeral ) corresponden a desperdicios físicos por volúmenes de fugas en la red, debidas a daños visibles o no visibles y también a desbordes en tanques de almacenamiento

15 Pérdidas Comerciales Relacionadas con la Micromedición La Micromedición puede estar relacionada con los siguientes tipos de pérdidas: Q mm1 = Pérdidas por Sub medición: Caudal consumido por los usuarios pero sub registrado por la micromedición. Se presenta por desviación creciente en la exactitud de la medición del consumo con la edad (lectura acumulada) de los micromedidores. Este tipo de error, denominado Sub medición es función del tipo de micro medidor utilizado en cada servicio particular. Algunos medidores de velocidad tienden a sobrestimar el consumo en forma creciente a medida que aumenta el caudal registrado. La vida útil recomendada del medidor corresponde a una lectura acumulada igual 3000 m3. El análisis de error debe ser realizado en laboratorio a una muestra de medidores estadísticamente representativa. Q mm2 = Pérdidas por Subregistro: Caudal consumido por los usuarios, pero no detectados por la (falta de) sensibilidad del aparato micromedidor. Corresponde a consumos inferiores al caudal de arranque característico de fabrica del medidor (12 litros/hora en el caso de medidores Clase B de velocidad). El aparato subregistra pequeños consumos internos en mayor medida cuanto menor sea el caudal de fugas internas, desbordes de cisternas o tanques domiciliarios de almacenamiento sin flotador y pequeños consumos reales. Este tipo de pérdidas se presenta debido al tipo de medidor, y al patrón de consumo de los usuarios. Se debe determinar, según el patrón de consumos de los usuarios, que porcentaje del consumo se hace a una rata inferior al caudal mínimo que registra el medidor. Debe caracterizarse el patrón de consumo de los usuarios mediante un análisis estadístico de consumos utilizando medidores electrónicos clase metrológica C con registro interno. Q mm3 = Pérdidas por facturación por promedio. La falta de micromedidores o el mal estado de ellos, es otra fuente de pérdidas al tener que recurrirse a facturar por promedio. Este tipo de pérdidas se reduce a medida que aumenta la cobertura de la micromedición efectiva. Las curvas de error de la medición en función de la lectura acumulada y patrón de consumo de los usuarios se pueden utilizar en otras localidades, áreas de estudio o sectores de características similares, para desagregar al menos en principio las pérdidas por estos conceptos, a partir de las características de edad (lectura acumulada) y tipo de medidores existentes en cada área o localidad, así como la demografía de la población y las características del entorno. 13

16 Usuarios Clandestinos masivos En algunas ciudades de América Latina se presentan zonas de asentamientos subnormales que consumen agua de forma ilegal. Las conexiones irregulares de estos usuarios contribuyen a incrementar las pérdidas por escapes en la red, en los empates y en las derivaciones a las viviendas. Allí donde se presenta este fenómeno, los usuarios ilegales además se suelen localizar en zonas comprometidas por riesgos de inundación o deslizamiento. También se ubican asentamientos clandestinos en corredores viales o rondas de cursos de agua, o bien en zonas de manejo y preservación ambiental. Es posible encontrar zonas en proceso de urbanización legal, que temporalmente se surten clandestinamente de las redes oficiales. Incluso, constructores de viviendas de estratos socioeconómicos medios y altos que también pueden incurrir temporalmente en usos clandestinos del agua durante la fase de construcción. La herramienta de gestión que es posible utilizar para contrarrestar este tipo de pérdidas es un sistema de información geográfico, implementado desarrollado y actualizado sobre software básico licenciado, que permita identificar la información comercial de cada usuario a nivel de barrio, manzana y polígono predial dentro del plano digital de la localidad. Esta sistematización de la información de usuarios, combinada con una lectura activa de medidores (que contribuya a la identificación de novedades comerciales por parte de los lectores de micromedidores) sirve para contrarrestar la aparición de usuarios clandestinos. También se recomienda el uso de aerofotografías recientes superpuestas a planos de redes de distribución para identificar usuarios conectados ilegalmente. En el caso que sean identificados usuarios o asentamientos clandestinos masivos y mientras se adelantan las inversiones de expansión de los servicios, requeridas para atender formalmente a esta población, se recomienda tomar las siguientes acciones: verificar el número de usuarios y de habitantes por vivienda del asentamiento optimizar la tubería de suministro actual al asentamiento instalar un medidor totalizador del suministro de agua potable y distribuir la factura por el consumo total proporcionalmente al número de habitantes por vivienda entre los inmuebles beneficiarios. Una verificación de la información de posibles usuarios clandestinos también puede ser hecha mediante el cruce de bases de datos con información catastral de lotes legalizados del municipio. 14

17 Usuarios Clandestinos Dispersos Corresponde al consumo de usuarios dispersos que se surten ilegalmente, a los que no se les mide consumo ni reciben factura de cobro del servicio. Este fenómeno se presenta cuando algunos habitantes de barrios legales recurren a una conexión clandestina a la red de distribución para consumir agua sin pagar el servicio. Otros usuarios que también deben ser clasificados como clandestinos, corresponden a antiguos clientes legales, que fueron suspendidos en algún momento por mora en el pago y que (sin cumplir sus obligaciones) se han reconectado ilegalmente y no han sido detectados por el operador del servicio. En los casos en que el nivel de pérdidas supere el promedio aceptado por el programa, se recomienda verificar la condición de servicio de usuarios que han sido suspendidos y que no han formalizado su situación de cartera. Para cuantificar la presencia de usuarios clandestinos dispersos, debe realizarse un censo de usuarios lote a lote, por conjuntos de manzanas seleccionadas al azar hasta conformar una muestra estadísticamente representativa. Si se dispone de un plano digital de usuarios, se debe realizar una verificación en campo de la verosimilitud y completitud de la información. Pérdidas por usos comunes en Conjuntos Habitacionales Este tipo de pérdidas, ocasionada por consumos no medidos de áreas comunes de conjuntos habitacionales, puede ser contrarrestado por la instalación de medidores totalizadores de consumo a la entrada de conjuntos y edificios. El sistema de información comercial debe permitir detectar los usuarios agrupados en conjuntos habitacionales de casas o edificios y obtener el balance del agua suministrada al conjunto (incluidas zonas comunes) en comparación con la sumatoria de la facturación de los usuarios individuales que hacen parte del conjunto o edificio. Pérdidas por factores exógenos Q consumido no facturado = Pérdidas de consumo ocasionadas por factores exógenos, como manipulación o adulteración del aparato de medida, por parte del usuario con el fin de que este registre (y le facturen) solo una fracción del consumo real. Esta clase de anomalías corresponde a consumos no facturados de usuarios activos que presentan causales de no lectura, consumos atípicos y usuarios fraudulentos, que pueden ser detectados con base en la herramienta informática Balance de Facturación por vigencias que se describe más adelante. Este también identifica el conjunto de usuarios que consumen menos de un porcentaje del consumo medio de usuarios de la misma condición socioeconómica y clase de uso, que deben ser clasificados como consumidores atípicos y que ameritan realizar una visita al lote para verificar las razones del bajo consumo. 15

18 Pérdidas Técnicas Corresponden las pérdidas técnicas a daños o defectos de estanqueidad de cualquier elemento del sistema de distribución y almacenamiento. Las fugas o escapes pueden ser visibles o no visibles, en redes primarias o secundarias, tanques de almacenamiento, en las tuberías de las acometidas, alrededor del medidor, en accesorios de unión y de control de la red, como juntas, válvulas de cierre, hidrantes, válvulas reductoras de presión, etc. Las pérdidas técnicas, conocidas como pérdidas reales dependen de un conjunto de factores locales tales como: El tipo de suelo La continuidad del servicio La longitud de la red El número de conexiones domiciliarias La localización de los medidores y La presión operativa media. El tipo de suelo predominante puede afectar la durabilidad de las tuberías, reducir su vida útil en casos extremos, influir sobre la frecuencia de fugas y daños y modificar la velocidad con que el agua perdida aflora a la superficie. La continuidad del servicio define el tiempo durante el cual la red está presurizada y las tasas de flujo de los escapes de agua. Las variaciones de presión ocasionadas por las sucesivas suspensiones y renovaciones del servicio y la presencia de aire pueden generar daños adicionales en el sistema de distribución. Donde la continuidad del servicio está garantizada, las tuberías no sufren sino ocasionalmente por reparaciones de daños, el efecto de vaciados y llenados que afectan las presiones. La densidad de las conexiones domiciliarias también aumenta los valores de pérdidas, puesto que en sistemas bien mantenidos, la mayoría de las pérdidas se presentan en acometidas y conexiones domiciliarias más que en la red de distribución. En ciudades densificadas se llega a un promedio entre 100 y 200 conexiones por Km. Las presiones de servicio están definidas por la topografía local y la ubicación relativa de los sistemas de suministro o almacenamiento con respecto a la zona de distribución. La tasa de flujo de fugas y escape aumenta aproximadamente de manera lineal con la presión operativa. La longitud de las acometidas, la calidad y el tipo de materiales utilizados en las conexiones domiciliarias y la idoneidad de los fontaneros que acometen estas tareas, también afectan los volúmenes de pérdidas en cada sistema. Para contar con una herramienta de decisión respecto de inversiones en cambio de redes, conviene señalar sobre el plano digital o en papel si no estuviera disponible, los sitios en donde se presentan daños, indicando el diámetro, material y profundidad de la tubería reparada. 16

19 Esta información de frecuencia de daños debe ser comparada con la información de presiones de servicio en la red, para determinar en qué zonas conviene estudiar la reducción de presiones y en cuales otras el estado de la tubería amerita realmente el cambio. Pérdidas técnicas inevitables El grupo de trabajo en control de pérdidas de International Water Association, IWA, desarrolló un sistema de ecuaciones específicas para calcular el volumen mínimo, técnicamente alcanzable, de pérdidas técnicas (PTI) o (UARL), para sistemas bien manejados e infraestructura en buenas condiciones. Puesto que reducir las pérdidas a cero es virtualmente imposible y enormemente costoso, el propósito debe ser identificar los niveles de pérdidas técnicas inevitables, PTI o (UARL) límite inferior para el estado técnico del arte de control activo e intensivo de pérdidas, donde todos los daños y fugas son identificados y reparados rápida y efectivamente. La metodología utilizada en diferentes países, inclusive en proyectos financiados por banca multilateral, considera las pérdidas asociadas a tres componentes principales del sistema de acueducto: Tuberías en general de la red de distribución Conexiones domiciliarias (alrededor del medidor) Tuberías de las acometidas domiciliarias Para cada uno de estos tres componentes del sistema, el modelo de IWA divide las pérdidas en tres categorías para efectos de modelación y cálculo: Fugas no visibles conocidas también como pérdidas de fondo (background) a tasas de escape bajas y de larga duración Pérdidas provenientes de daños y fugas reportados. Generalmente a tasas altas y de corta duración Pérdidas ocasionadas por daños no reportados. La duración depende del método e intensidad del control activo de fugas. 17

20 Los parámetros requeridos para el cálculo de cada tipo de pérdida son los siguientes: Componente Red de distribución PARÁMETROS PARA EL CÁLCULO DE PÉRDIDAS POR COMPONENTE Fugas no visibles Longitud Presión Caudal mínimo/ Km. A determinada presión Daños y fugas Visibles reportadas Número/ año Presión Tasa promedio Duración media Daños y fugas Visibles no reportadas Número/ año Presión Tasa promedio Duración media Cajas domiciliarias Número Presión Caudal mínimo por conexión Número/ año Presión Tasa promedio Duración media Número/ año Presión Tasa promedio Duración media Tubos de Acometidas Longitud media Presión Caudal mínimo/ Km. A determinada presión Número/ año Presión Tasa promedio Duración media Número/ año Presión Tasa promedio Duración media Los valores de los parámetros usados para el cálculo provienen de estadísticas internacionales publicadas 4 que se resumen en la tabla siguiente: ESTADÍSTICAS INTERNACIONALES DE DAÑOS POR COMPONENTES Componente Red de distribución Cajas domiciliarias Tubos de Acometidas Fugas no visibles 20 Litros /Km. /hora 1.25 Litros/ conexión/ hora 0.50 Litros/ conexión/ hora Daños y fugas Visibles reportadas daños/ Km./ año; Q =12 m3/ hora; D = 3 días 2.25/ conexiones/ año Q =1.6 m3/ hora; D = 8 días 1.5/ conexiones/ año Q =1.6 m3/ hora; D = 9 días Daños y fugas Visibles no reportadas daños/ Km./ año; Q =6 m3/ hora; D = 50 días 0.75/ conexiones/ año Q =1.6 m3/ hora; D = 100 días 0.50/ conexiones/ año Q =1.6 m3/ hora; D = 101 días Los supuestos básicos de esta metodología son los siguientes: Todas las tasas de flujo están calculadas para una presión de 50 metros La longitud de las acometidas se calcula en 15 metros 4 Managing leakage report. Interpreting measured night flow. ISBN ; 1994; y otros 18

21 La duración de los daños no reportados está basada en control activo, intensivo de pérdidas, identificando una vez al mes los flujos nocturnos en mallas de distribución altamente sectorizadas. Los valores de las pérdidas inevitables, calculados para cada componente de la infraestructura y por tipo de pérdida, usando los valores de la tabla anterior y reduciendo a la misma unidad, se presentan en la tabla siguiente: COMPONENTES CALCULADOS DE PÉRDIDAS TÉCNICAS INEVITABLES (UARL) Componente Red de distribución Cajas Domiciliarias Tubos de Acometidas Fugas no visibles Daños y fugas Visibles reportadas Daños y fugas Visibles no reportadas Total Unidades Litros/ Km. Red/ día/ m. de presión Litros/ conexión/ día/ m. De presión Litros/ Km. Acometidas/ día/ m. de presión Ejemplo de cálculo para pérdidas inevitables en la red por daños y fugas visibles reportados: Componente PTI: Frecuencia de daños * tasa media pérdida * duración media = daños/ Km./año * 12 m3/hora * 24 horas/ día * 3 días = 107m3/año/ Km. a 50 metros de presión = 293 Litros/ Km. / día a 50 metros de presión = 5.8 litros/ Km. /día/ metro de presión En conclusión, los componentes de las pérdidas técnicas inevitables PTI (UARL) son los siguientes: En la red de distribución: 18,00 litros/ Km. Red/ día/ m de presión En conexiones Domiciliarias: 0,80 litros/ conexión/ día/ m de presión En acometidas: 25,00 litros/ Km./ día/ m de presión Las Pérdidas Técnicas Inevitables (PTI) así calculadas, consideran los factores claves de longitud de redes, número de conexiones, longitud de la acometida y presión media y pueden ser expresadas en unidades en litros/ día y en función de la presión media operativa. Obsérvese la siguiente expresión. PTI en litros/ día/ metro de presión: = (18 x L red x Nc + 25 x L acometidas) * P 19

22 Donde: L red es la longitud total de la red de distribución en Km. Nc es el número de conexiones L acometidas es la longitud total en Km. de las acometidas P es la presión promedio en metros También pueden ser expresadas las pérdidas técnicas inevitables (PTI) en las mismas unidades que el indicador de pérdidas por conexión, reconocido como el indicador técnico de pérdidas reales (TIRL) por la International Water Association: PTI en litros/ conexión día: PTI = (18 x L red / Nc x Nc/ Nc + 25 x L acometidas /Nc) * P PTI = (18 / DC x L acometidas /Nc) * P Donde DC es la densidad de conexiones por Km. de red. La expresión anterior para las pérdidas inevitables por conexión puede ser tabulada como se muestra a continuación: PÉRDIDAS TÉCNICAS INEVITABLES EN LITROS/ CONEXIÓN/ DÍA Densidad de PRESIÓN OPERATIVA PROMEDIO conexiones (/Km de red) Sume por cada metro de conexión: Esta tabla demuestra porque no es conveniente fijar un valor único para las pérdidas inevitables ni para las pérdidas reales. La suposición básica respecto de las pérdidas técnicas inevitables (PTI) es que el prestador de servicios desarrolla una actividad activa e intensiva de reducción de pérdidas de todos los tipos. Para considerar la continuidad del servicio, las expresiones anteriores pueden ser utilizadas únicamente para los períodos cuando las tuberías están presurizadas. Igualmente, las expresiones son válidas siempre que la densidad de las conexiones sea mayor que 20 por Km. de red. 20

23 Las pérdidas técnicas reales de cada sistema están obviamente influenciadas por los factores locales, pero al dividir estas por las Pérdidas Técnicas Inevitables PTI, que si tienen en cuenta los factores locales, es posible calcular el indicador de pérdidas propio de la infraestructura, ILI. De acuerdo con la información de referencia disponible, las perdidas técnicas inevitables en países desarrollados varían entre 32 y 153 litros/ conexión/ día y el ILI entre 1 y 10. Pérdidas técnicas reales Cálculo como función del caudal mínimo nocturno El cálculo de las pérdidas técnicas (por fugas en red) se puede realizar a partir de la medición de caudales mínimos nocturnos, la cual ha sido comúnmente utilizada para identificar los daños y fugas no visibles y para valorar el volumen total de pérdidas técnicas, deduciendo el consumo nocturno de los usuarios. El caudal de pérdidas nocturnas puede ser estimado según la siguiente fórmula: Q pérdidas nocturnas = Q mínimo nocturno Q consumo nocturno El caudal mínimo nocturno corresponde a la medición horaria de caudal más pequeña que por lo general se presenta sobre las 2 a.m. A su turno, el consumo nocturno se conforma de la siguiente manera: Q consumo nocturno = Q consumo nocturno usuarios + Q fugas internas medidas + Q fugas internas no medidas El Q consumo nocturno usuarios Se puede valorar cortando el servicio durante una noche, entre 11 p.m. y las 4 a.m. del día siguiente a los usuarios de mayor consumo. Si el resultado no explica el Q mínimo nocturno, se puede proceder nuevamente a cortar el servicio, pero esta vez a prácticamente la totalidad de los usuarios (95%). El caudal registrado en estas condiciones es aproximadamente el caudal de fugas en red a la presión máxima.: Q pérdidas nocturnas Para el cálculo del Q fugas internas medidas = Caudal de fugas internas si medidas se utilizan los resultados del estudio de patrón de consumos y su relación con el caudal de arranque de los medidores El valor del Q fugas internas no medidas = Q mm2 corresponde a consumos inferiores al caudal de arranque del medidor (12 litros/hora en el caso de medidores de velocidad clase B) El caudal de consumo nocturno se puede calcular con la siguiente expresión: Q pérdidas nocturnas = Q mínimo nocturno Q consumo nocturno = Q mínimo nocturno (Q consumo nocturno usuarios + Q fugas internas medidas + Q fugas internas no medidas) 21

24 Para encontrar el caudal de pérdidas medias en 24 horas, es necesario multiplicar el Q pérdidas nocturnas ajustado por el factor de presión media/presión máxima X. Puesto que la relación entre caudal de pérdidas y las presiones es lineal, se asume que el Q pérdidas medias (PTA) es aproximadamente el X% del Q pérdidas nocturnas ajustadas, por tanto, el valor de las pérdidas técnicas es el siguiente: Pérdidas Técnicas Actuales (PTA) = X * Q pérdidas nocturnas ajustado La relación entre las pérdidas técnicas reales o actuales de cada sistema (PTA) y las Pérdidas Técnicas Inevitables PTI, arrojan el indicador de pérdidas propio de la infraestructura (ILI), el cual en países desarrollados varía entre 1 y 10. Los valores menores del ILI se logran cuando se cumplen las siguientes condiciones: Mantener las presiones en la red de distribución entre 15 metros columna de agua (mca) la presión dinámica mínima y 60 mca la presión estática máxima. Controlar la duración de atención de daños. Se recomienda distinguir y registrar los tiempos transcurridos entre el reporte del daño y el cierre y entre el cierre y el momento de la restablecida del servicio, para calcular los volúmenes perdidos por fugas en redes de distribución y controlar la eficiencia de los procedimientos. 22

25 4.1.3 Balance del agua El balance del agua en la localidad o sector, es decir el destino final del agua suministrada al sistema de distribución de agua potable, en términos de los distintos tipos de consumos, pérdidas y desperdicios, depende del estado de la infraestructura física de la red, del nivel de medición efectiva de los usuarios, de la actualización de la base de datos de los suscriptores y de la eficiencia de los procesos comerciales de facturación y de los procesos operativos de mantenimiento de la red. El caudal suministrado a la red debe ser igual a la suma del caudal facturado por el sistema de información comercial más los consumos técnicos por razones operativas, más las pérdidas comerciales, más las pérdidas técnicas en el sistema de almacenamiento y distribución: Q distribuido = Q facturado + Q consumos técnicos + Q pérdidas comerciales + Q pérdidas técnicas Q consumos técnicos = Q CT1 + Q CT2 + Q CT3 + Q CT4 (Véase numeral ) Q pérdidas comerciales = Q exactitud medición + Q clandestinos masivos + Q clandestinos dispersos + Q conjuntos habitacionales + Q consumidos no facturados. (Véase numeral ) Q pérdidas técnicas = (véase numeral ) Caudal suministrado a la red Q distribuido Este caudal puede ser obtenido con base en la medición de un año calendario del caudal suministrado al sector o bien mediante medición puntual de al menos una semana de duración Volumen facturado Q facturado El volumen facturado a los usuarios se descompone por clases de uso: COMPOSICIÓN DE USUARIOS Y CONSUMO MENSUAL USUARIOS EN FACTURACIÓN NORMAL (Q 1 ) Clase Doméstico Comercial Industrial Oficial Municipal Total No. Usuarios Q medio m3/mes 23

26 Caudales Consumidos por Causas Técnicas Q consumos técnicos = Q CT1 + Q CT2 + Q CT3 + Q CT4 Se describen a continuación los tipos más comunes de consumos técnicos en un sistema de agua potable por operación y mantenimiento del sistema. Por lo general, el valor agregado de estos consumos no llega al 1%, pero deben ser monitoreados para evitar que aumenten y lleguen a ser significativos. Q CT1 : Comercialización en Puntos de Abastecimiento Corresponde a consumos entregados en carro-tanques a entidades privadas o al público, para atender demandas generadas por necesidades del servicio debidas a cortes o racionamientos. Estos consumos por lo general no superan el 0,1% del volumen facturado. Q CT2 : Volumen de Agua utilizado en Lavado de Tanques de reserva y pozos de succión Es el volumen empleado para el lavado de tanques de almacenamiento y pozos de succión de bombeos localizados en el área de distribución. Estos consumos deben desagregarse por sector, por lo general no superan el 0,1% del volumen total facturado. Q CT3 : Volumen de agua utilizado por los bomberos Son los volúmenes gastados por las entidades de Bomberos para extinción de incendios u otras emergencias que deben ser atendidas por ellos. Estos consumos deben reportarse al prestador del servicio con datos específicos para que puedan ser asignados al sector correspondiente y aplicados a los balances de masas de agua distribuida. Q CT4 : Volumen de Agua por vaciamiento operativo de la red Para ejecutar obras de revisión y/o mantenimiento programado o bien para reparar daños en tuberías o accesorios, o para desalojar elementos extraños o suciedades ingresadas a las tuberías durante un daño, o bien para purgar periódicamente los extremos ciegos terminales de tuberías, se cierran las válvulas para cortar el suministro y se desocupa la red motivo del trabajo. En un sistema de distribución idealmente controlado, las válvulas de corte deben permitir ejecutar cierres que no aíslen zonas mayores a seis (6) manzanas alrededor del sitio en cual se ubica el daño, esto es una longitud aproximada de metros de red de Ø3. El volumen de estas tuberías (8,5 m3) sería el volumen perdido por vaciamiento de la red por cada daño. Con un promedio determinado de daños por mes en red se puede calcular el volumen de pérdidas por vaciamiento. 24