EFICIENCIA EN AGUA Y ENERGÍA

Transcripción

1 Encuentro del Agua Monterrey 2005 Rumbo al IV Foro Mundial del Agua EFICIENCIA EN AGUA Y ENERGÍA Programa Watergy (ASE-ANEAS) Por Leonel H. Ochoa Alejo Arturo Pedraza Martínez

2 Visión Tradicional La administración del agua tradicionalmente ha sido sinónimo de la construcción de nueva infraestructura enfocada al desarrollo de grandes proyectos para tratar de asegurar el suministro Estos proyectos frecuentemente traen como consecuencia, equipos de bombeo y costos energéticos adicionales, degradación ambiental, agotamiento de los acuíferos, crecimiento de la deuda pública, necesidades de inversión adicionales en tratamiento y en algunas ocasiones mayor desperdicio de parte de los usuarios Millones de dólares han sido consumidos en estos proyectos sin pensar siquiera en que tan eficientemente estaba siendo usada esa agua.

3 En consecuencia, los costos energéticos representan una carga muy pesada Millones de Pesos ( 2003) La facturación anual de energía eléctrica de los organismos municipales de agua asciende al 35 % de sus ingresos totales Ingresos Totales de las Empresas Municipales De Agua En México Costos Energéticos globales (1) Fuente: CNA 2003 Considerando costos de operación reportados y tarifas OM y HM

4 Pérdidas excesivas de agua, tuberías deterioradas y deficientes operaciones agravan el problema % en pérdidas promedio de agua en los sistemas de Distribución (1) Uso Superficial (km3) Subterráneo (km3) Volumen total (km3) Abastecimiento Público % del agua suministrada a las poblaciones se extraen con pozos profundos Para corregirlo, deberíamos estar invirtiendo el doble de lo que se invierte actualmente.

5 Los proyectos de eficiencia en cambio... Son más rentables y fáciles de implementar que los tradicionales proyectos de aumento de la capacidad de suministro Tienen atractivos tiempos de retorno de la inversión con los beneficios adquiridos en reducción de costos, mejora en el servicio y aprovechamiento de la infraestructura.

6 Una Alternativa de Solución n es la Administración Conjunta de Agua y Energía Bomba Sentido del flujo Medidor Cuello de ganso Concepto Watergy

7 Watergy: Metodología Integral Suministro Oportunidades / Demanda Eficiencia de Agua y Energ ía Optimizando el uso de energía para satisfacer las necesidades de agua al menor costo posible = Los Sistemas de Producción y tratamiento previo ofrecen múltiples oportunidades para reducir de manera directa las perdidas de agua y energía y al mismo tiempo atender mejor al consumidor Distribución Recuperación de caudales y optimización del control operacional Si se reduce la demanda alentando al consumidor a un uso de agua más eficiente se reducen las reservas agua requeridas redundando en ahorros tanto de agua como de energía

8 MEDIDAS TIPICAS DE AHORRO DE ENERGIA Y AGUA CONSIDERANDO EL CONCEPTO INTEGRAL WATERGY

9 Suministro de energía eléctrica Medida especifica Conversión de tarifa 06 a OM, HM o viceversa Autogeneración de energía en Hora Punta Manejo Adecuado de la tarifa eléctrica Control de Demanda en Hora Punta en la tarifas Horarias Adecuación de las instalaciones eléctricas Optimización del Factor de Potencia Reducir el desbalance de Voltajes Desenergizar subestaciones sin utilización

10 Optimización de sistemas de bombeo Medida especifica Suministro de energía eléctrica Medidas operativas ( Baja inversión) Operar los sistemas en su zona de máxima eficiencia. Evitar tener en operación bombas que no sean indispensables. Mantenimiento preventivo a impulsores y rodamientos Optimización de diámetros de tuberías de conducción. Reducción de caídas de presión Medidas con Inversión de alto costo beneficio Rehabilitación de fuentes (pozos profundos ) Uso de Motores de Alta Eficiencia Optimizar las Eficiencias Electromecánicas de los Sistemas de Bombeo

11 Optimización del sistema de distribución Medida especifica Reducción de cargas y gastos en los sistemas de bombeo Control de presión y gasto en la redes Programa de reducción de fugas Sectorización Uso de variadores de velocidad Instalación de válvulas reguladoras Dataloggers o registradores sistemas confiables de Macro y Micro medición de variables criticas Sistemas de automatización

12 Reducción de la demanda Sistemas de macro y micro medición de flujo de agua Programa de Incentivos para la utilización de accesorios ahorradores en el sector domestico y residencial Tecnologías de bajo consumo en PTARs Reciclaje de agua tratada Administración de la Demanda (DSM)

13 Enfoque de Watergy a la reduccion de la demanda final Programas de administración de la Demanda (DSM) Principio básico: Es mas rentable invertir en eficiencia que en la construcción de nueva infraestructura

14 Beneficios del enfoque de Administración de demanda: Calcula integralmente los beneficios del ahorro y su impacto en la reducción de inversiones en infraestructura tanto hidráulica como energética Ayuda a justificar de manera mas efectiva los programas de reducción de fugas y de consumo en los usuarios

15 Ejemplo Comparativo real Datos básicos del pozo ahorro vs nueva infraestructura Lps mts m3 /dia Costo de Inversión Desgloce de Inversion Inicial Estudio: $ 25, Perforación: $ 180, Equipamiento: $ 235, Linea de Conducción: $ 235, $ 676, Costo operativo 64,800 m3/mes Costo por m3: $ 3.80 Costo Operativo Diario Total: $ 8, Costo Operación Mensual: $ 246, Población beneficiada aproximada 14,400 Comparativo de inversión con accesorios ahorradores de agua Datos Generales: Conceptos Toma Tipo # Tomas: Tomas Personas 5 36,000 Litros /persona - dia 150 1,080,000 m3/mes ,000 Ahorro aprox: ,800 40% Kit sin/wc USD TC Total $ Inversion Kit sin/wc: $ 642, MN Recuperación Inversion: 0.95 Meses Recuperación Inversion considerando ahorro en costo operativo: 0.80 Meses

16 Indicadores de gestión Índice Energético IE.- Kwh/m³ Costo Promedio de Energía CPE.- $/kwh Índice de Eficiencia Física (IEF).- % Dotación Promedio por Habitante.- Lt/hab-día Índice de Continuidad en el Servicio (ICS).- % Índice de Administración de Demanda (IAD).- % Índice de Reducción de Emisiones (IRE).- Ton CO2 Índice de Agotamiento de Acuíferos (IAA).-%

17 Indicadores de gestión Índice de Administración de Demanda (IAD).- Indica la razón comparativa entre las necesidades de inversión para nueva infraestructura y la inversión necesaria para la eficiencia; se calcula : IAD = IUNI/IUE Donde: IUNI = Inversión para producir y distribuir con nueva infraestructura, el agua adicional necesaria para cubrir la nueva demanda y la reducción de rezago ($ USD), + la inversión en capacidad de generación necesaria para la energía que requiera el nuevo suministro de agua ($ USD) IUE = Inversión necesaria para recuperar el agua equivalente a la producida y distribuida con un proyecto de nueva infraestructura ($ USD) Índice de Reducción de Emisiones (IRE).- Representa la relación entre el ahorro de energía, incluyendo el logrado por ahorro de agua con la reducción de emisiones acreditables en toneladas de CO 2 Índice de agotamiento de acuíferos (IAA).- Se calcula con la división de la dotación en L/hab/día, entre la disponibilidad del acuífero en las mismas unidades.

18 Un enfoque mas técnico de Watergy Relación Agua y Energía- Costo Principio hidráulico básico b Potencia = ( Q) ( Hb) ( K ) ( kw) µ Constantes K = Cte dependiendo las unidades Variables, sobre las que podemos influir Q = Gasto de agua Hb = Altura Total del Sistema de Bombeo µ = Eficiencia electromecanica Energía = Potencia * Horas ( kwh) de servicio

19 Medidas que contribuyen a la reducción n del gasto y la carga hidráulica

20 REDUCCIÓN INTEGRAL DE FUGAS DE AGUA POTABLE PROCESO DINÁMICO EN TIEMPO Y ESPACIO DIAGNÓSTICO Pérdidas FUGAS SECTORIZACIÓN DE LA RED CONTROL DE FUGAS ELIMINACIÓN DE FUGAS DE AGUA

21 Técnicas para el diagnóstico de pérdidas de agua 1. Evaluación por muestreo n Z 2 m c o = NP(100 i i P 2 i) N d i= 1 2. Índice mínimo nocturno IMN Q = min Q I medio nocturno I medio S llenado ΔV 3. Índice de gasto mínimo 4. Balance de agua (auditoria) VOLUMEN DE ENTRADA DE AGUA AL SISTEMA CONSUMO AUTORIZADO CONSUMO AUTORIZADO FACTURADO CONSUMO AUTORIZADO NO FACTURADO PÉRDIDAS APARENTES CONSUMO MEDIDO FACTURADO CONSUMO NO MEDIDO FACTURADO CONSUMO MEDIDO NO FACTURADO CONSUMO NO MEDIDO, NO FACTURADO CONSUMO NO AUTORIZADO AGUA FACTURADA 5. Modelos matemáticos Tanque de carga Circuitos principales constante (5) (4) (3) (2) PÉRDIDAS DE AGUA PÉRDIDAS REALES IMPRECISIONES DE MEDIDA FUGAS EN TUBERÍAS DISTRIBUCIÓN FUGAS Y DERRAMES EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO FUGAS EN ACOMETIDAS ANTES DEL MEDIDOR AGUA NO FACTURADA tomas Q56 fuga (6) (7) (8) (9) Q76 tuberías secundarias q6 nodo

22 TÉCNICAS DE LOCALIZACIÓN N DE FUGAS

23 CONSUMO MEDIDO AUTORIZADO Consumo de usuarios medidos CONSUMO NO MEDIDO ATORIZADO Usuarios cuota fija Reparación tuberías Procesos de plantas Escuelas Parques públicos CONSUMO REGISTRADO VOLUMEN CONSUMIDO VOLUMEN FACTURADO VOLUMEN SUMINISTRADO Incendio y otros Errores de exactitud PÉRDIDAS IDENTIFICADAS Y ELIMINADAS Errores por defase en periodo de lectura Usos clandestinos regularizados Fugas eliminadas Errores en cuota fija Usos clandestinos PÉRDIDAS APARENTES VOLUMEN NO FACTURADO PERDIDAS POTENCIALES Fugas tomas Fugas tuberías PERDIDAS REALES FUGAS Fugas cajas

24 Técnicas de sectorización Red secundaria con bloques integrados Circuito IX Circuito VIII Circuito I Circuito II Tanque de suministro Bloque No. 2 Circuito VII Circuito VI Circuito III Circuito V Circuito IV Bloque No Válvulas de seccionamiento Tubería secundaria Bloque 10 Bloque 2 Tanques de Suministro Tubería Puntos de suministro al bloque 1 Bloque 6

25 Técnicas de sectorización (continuación) Sectores hidráulicos de redistribución

26 Técnicas de sectorización (continuación) Células de distribución

27 Técnicas de sectorización (continuación) Distritos hidrométricos

28 Técnicas para el control Identificación de proyectos básicos Control Causas de perdidas Proyectos básicos Actividades y costos Programación Financiamiento Árboles de problemas POR FUGAS SE PIERDE EL 52 % DEL AGUA SUMINISTRADA 1. SE INTRODUCEN 235 FUGAS AL MES 2. LAS FUGAS NO SE REPARAN RÁPIDAMENTE 3. LAS FUGAS OCULTAS NO SE REPARAN 4. NO SE TIENE UN PROGRAMA COMPLETO DE CONTROL DE FUGAS

29 CASO DE ESTUDIO SIMAS, MONCLOVA Viborillas Sector Oriente Viborillas 1 Viborillas 3 (Fuera de Servicio) Viborillas 4 Viborillas 5 Viborillas 7 Centro Norte Oriente 20 de Noviembre Cieneguillas San José 1 (Fuera de Servicio) San José 3 Placetas M. Barrera Pozuelos 1 5-A (Fuera de Servicio) 5-B 6 8-B Sur Rebombeos 124,000 7% Sector Sur Monclova 1 Monclova 2 Torres 1B Torres 2 Torres 3 Burócratas Loma Linda (Fuera de Servicio) Pozos 1,698,700 97% El costo energético representa el 26 % de sus costos de operación

30 Eficiencia Física y Características del Servicio Porcentaje de pérdidas de agua promedio = 48.1% del volumen producido 4,000,000 3,500,000 Volúmenes (M3) 3,000,000 2,500,000 2,000,000 1,500,000 1,000, ,000 0 Volumen producido Volumen Facturado Ene-04 Feb-04 Mar-04 Abr-04 May-04 Jun-04 Jul-04 Ago-04 Sep-04 Mes y Año Poca continuidad en el servicio. Tandeo Red Reduciendo de distribución perdidas con una al antigüedad 20 % representa promedio 823,000 de 25 años m3 mensuales y un ahorro de energía potencial de 540,000 kwh /mes ( 28 % del global)

31 Diagnóstico SIMAS Monclova Medida de Ahorro Optimización del FP en la zona Pozuelos Viborillas y el pozo burócratas Optimización de Eficiencias Electromecánicas. Control de presión y gasto a través de variadores de velocidad Adicionar una línea de 16 para conducir los 300 lps que llegan de la zona de pozuelos viborillas. Autogeneración de Energía en Hora Punta para abastecer la zona de pozuelos viborillas Ahorro de energía recuperando caudales por procesos de sectorización y otras técnicas PORCENTAJE DE AHORRO % 2.61% 8.89% 13.89% 3.05% 6.41% 18.14% 52.99% RDI años

32 Optimización del Factor de Potencia

33 Bajas Eficiencias Electromecánicas DESCRIPCION FLUJO (GASTO) CARGA DINAMICA TOTAL POTENCIA NOMINAL DEL MOTOR POTENCIA DE ENTRADA AL MOTOR ( DEMANDADA) EFICIENCIA ELECTROMECANICA TOTAL UNIDADES POZO SAN JOSE No. 3 POZO MONCLOVA No.2 POZO POZUELOS No. 8 POZO POZUELOS No.6 POZO POZUELOS No.5 B POZO POZUELOS No.14 M3/SEG M.C.A H.P KW % FLUJO (GASTO) DESCRIPCION CARGA DINAMICA TOTAL POTENCIA NOMINAL DEL MOTOR POTENCIA DE ENTRADA AL MOTOR ( DEMANDADA) EFICIENCIA ELECTROMECANICA TOTAL UNIDADES POZO VIBORILLAS No. 7 POZO POZUELOS No.13 POZO PLACETAS POZO MATILDE B. POZO TORRES No.1 B M3/SEG M.C.A H.P KW % Promedio 37 %

34 Proyectos de mayor rentabilidad Financiados por el FIDE Primera Etapa 5 Equipos EFICIENCIAS AHORRO ESPERADO COSTO BENEFICIO SISTEMA (pozos) EFICIENCIA ACTUAL (%) EFICIENCIA PROPUESTA (%) DEMANDA kw CONSUMO (kwh/mes) FACTURACION ($)/mes INVERSION SIN (I.V.A.) ($) RETORNO (meses) Pozo 5 B Pozuelos 15% 67% , Pozo 7 Viborillas 40% 65% , Pozo 8 B Pozuelos 35% 65% , Pozo 2 Monclova 48% 68% , Pozo 13 Pozuelos 42% 67% ,

35 Segunda Etapa. 4 equipos Instalacion (Pozos) Ahorro mensual Consumo mensual (kwh) Ahorro Economico. ($ / mes) Amortizacion de la Inversion Costo sin i.v.a. ( $ ) Pay Back (Meses) Pozo Placetas , , Pozo 14 Pozuelos , , Pozo 3 San Jose , , Pozo 6 Pozuelos , , Total , ,

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37 Resumen de beneficios Proyectos FIDE 9 equipos con mejor eficiencia electromecánica Ahorro Global 457,971 kwh/mes, 480,870 $/mes 25 % del consumo global 15 % Primera etapa 10 % Segunda Etapa El financiamiento del FIDE permite destinar recursos a otras partidas del proyecto

38 Control de presión y gasto con Variadores

39 Balance hidráulico de la línea de Conducción

40 Línea Alterna Viborillas - Pozuelos 1 LINEA 2 LINEAS LINEA DE CONDUCCION VIBORILLAS ACTUAL PROYECTO DIAMETRO 16 " 16 " LONGITUD 4 KM 4 KM MATERIAL ASBESTO CEMENTO PVC LPS PERDIDA DE CARGA M.C.A CONSUMO DE ENERGIA KWH/AÑO 829, , IMPORTE $/AÑO 879, , AHORRO $/AÑO 659,652.00

41 Línea Alterna Viborillas - Pozuelos

42 Sector Piloto Obreras Resumen de resultados SECTOR HIDROMETRICO OBRERAS Control de presión y gasto Continuidad del servicio 24 hr/día Ahorro de agua mensual 34,323 m3/mes Ahorro de energía de 19,613 kwh/mes Reflejado en los sistemas de bombeo Torres 1 y 3 Valvula de Seccionamiento Existente Valvula de Seccionamiento Existente Suministro

43 Sector Piloto Obreras Resumen de resultados Octubre 2004 Junio 2005 Septiembre 2005 Tipo de servicio Tandeo 6 hrs Continuo Continuo Suminitros M3/mes 107,151 91,215 72,828 Facturado 41,245 41,087 47,296 Facturado Cobrado 38,968 39,505 44,387 Facturado no Cobrado 2,277 1,582 2,909 No Contabilizado 65,906 50,128 25,532 Eficiencias Fisica 38.5% 45.0% 64.9% Eficiencias Cobranza 94.5% 96.1% 93.8% Eficiencia del Sistema 36.4% 43.3% 60.9% Volumen Ahorrado Energia Ahorrada = 34,323 m3/mes = 19,613 kwh/mes

44 Eficiencia Física acciones en proceso Consolidación de resultados en el sector obreras Desarrollo de otro sector piloto con beneficios de ahorro de energía, en conjunto con el ahorro de agua y optimización del servicio Elaboración de un anteproyecto general de sectorización de la red de distribución

45 Quien promueve Watergy? La Alianza Para el Ahorro de Energia Es una ONG sin fines de lucro, establecida en 1977 a raíz de la crisis energética mundial. Fundada por prominentes líderes gubernamentales, empresariales, ambientalistas y consumidores- USA Base principal Washington DC y con presencia en 23 países del mundo Misión Promover la eficiencia energética en el ámbito mundial para contribuir a mejorar la economía y el medio ambiente

46 Programas de la Alianza Transferencia de tecnología de eficiencia energética Programas Educación Programas de cooperación internacional 53 empleados de la Alianza desenvuelven programas en mas de 23 tres países en el mundo.

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48 Arturo Pedraza Martínez Leonel H. Ochoa alejo Teléfono celular: (01-777) Programa WATERGY en México