IV Jornadas de Ingeniería del Agua La precipitación y los procesos erosivos Córdoba, 21 y 22 de Octubre 2015 Gestión de las redes de abastecimiento. Control del Agua No Registrada (ANR) J.A. Durán Molina, J. Moral Fernández Subárea de Distribución. Empresa Municipal de Aguas de Córdoba. c/ de los Plateros, 1. 14006 Córdoba 1. Introducción La gestión sostenible e integrada de los recursos hídricos es uno de los temas globales más complicados para una empresa de distribución de agua potable. El agua dulce es un recurso limitado y valioso, que hay que preservar y usar en su justa medida. Dado que el agua es un recurso escaso, entre otras cuestiones debido al crecimiento de la población y a los efectos por el cambio climático, debe ser gestionada de una manera eficiente, cuyo objetivo principal es que el máximo volumen de agua que entra en la red llegue a sus puntos de consumo, minimizando las pérdidas en la mayor medida posible. Según el último estudio del Observatorio de la Sostenibilidad en España, el 25 9% del agua suministrada a las redes de abastecimiento públicas correspondieron al volumen de Agua No Registrada (ANR), de las cuales, el 17 5% fueron pérdidas reales (fugas, roturas y averías), mientras que el 8 4% lo compusieron errores de medida, fraudes u otras causas. La reducción del volumen de ANR debe ser un objetivo prioritario para una empresa de agua, debido a que no solamente lleva a una mayor eficiencia económica y técnica, sino que también es una responsabilidad social y medioambiental de la empresa. El control del ANR, con el objetivo de reducir las pérdidas de agua, es una labor fundamental que debe comenzar con el mantenimiento de las redes de abastecimiento. En la actualidad, para poder mejorar el ANR es fundamental disponer de una red sectorizada que permita enfocar adecuadamente los esfuerzos de renovación de redes y detección de fugas, pero además es imprescindible disponer de un parque de contadores adecuado, que evite el subcontaje del agua mediante la correcta medición de la misma, y disponer de unos datos fiables tanto del agua facturada como del agua aportada, con el objetivo de detectar posibles incidencias: avería, fraude, error de imputación, etc. En EMACSA, para mejorar el control del ANR se está realizando para ello una renovación extraordinaria de contadores con mayor fiabilidad, los cuales están dotados de telelectura, que a su vez permite disponer de información más detallada y precisa. Adicionalmente, es necesario realizar un trabajo de gestión de los datos facilitados por todos los tipos de contadores instalados en la ciudad.
Para cumplir con este objetivo prioritario, se hace necesario el desarrollo de un proyecto que acometa la incorporación de nuevas tecnologías, las cuales permitan controlar de la forma más precisa el ANR, es decir, el agua que se está aportando a la red y que no se registra para su facturación. Estos nuevos sistemas deberían de realizar una labor de obtención, homogenización y tratamiento de los datos de los diferentes tipos de contadores instalados. Además, la implementación de nuevos sistemas expertos servirá para, a partir de los datos fiables de los contadores y de la red de abastecimiento, generar información valiosa, como las curvas de consumo facturada y aportada, útil para la toma de decisiones y el emprendimiento de actuaciones sobre la red, cuyo objetivo último es: calcular el ANR por sector; identificar y acotar los motivos de las pérdidas de agua; y, minimizar el volumen de las mismas. Finalmente, estos sistemas deben ser integrados en la infraestructura tecnológica de EMACSA, permitiendo a sus usuarios acceder a todo el conocimiento generado a través de las diferentes plataformas, aplicaciones y programas para poder realizar una gestión avanzada de la red de abastecimiento. 2. El ANR El volumen de Agua No Registrada, definido como la diferencia entre el volumen distribuido a un sistema y el volumen registrado en los contadores de clientes de dicho sistema, ha sido tradicionalmente uno de los indicadores de más relevancia en la eficiencia de un sistema. Es un indicador volumétrico que queda definido por: 3 AguaNo Registrada (m ) 100 [1] 3 Volumen de AguaDistribuid a(m ) El Consumo Autorizado Registrado es aquel Volumen de Agua del que sabemos con una seguridad prácticamente del 100 % que ha llegado al punto de consumo, ya que se obtiene directamente de los datos de lecturas directas o deducciones de estas. Por tanto solamente la imprecisión de los equipos de medición matiza la fiabilidad del dato. 3. Control de pérdidas reales Las pérdidas reales son las fugas propiamente dichas, tanto en conducciones, acometidas, depósitos, incluso en instalaciones privadas si estas se producen antes de su medición por contador de facturación al cliente. Para poder llevar a cabo el control de las pérdidas reales que se producen en la red de abastecimiento el mejor aliado es el lema divide y vencerás que ya postuló Nicolás de Maquiavelo. En definitiva, como en cualquier problema estudiado, cuanto más pequeña sea el área de estudio, cuántas menos variables haya que considerar, más sencilla será la solución, y lo más importante, más rápida.
3.1 Renovación de redes Dado que las perdidas reales se producen en las conducciones y en las acometidas realizadas sobre éstas, resulta imprescindible para reducir las pérdidas que las redes sean adecuadas y renovadas cuando se requiera. La mejora de las infraestructuras permite la reducción de las perdidas reales, y con ello del ANR, y además una mejora del servicio al disminuir las averías y cortes requeridos en la gestión. EMACSA realiza una fuerte inversión en la renovación de las redes, mediante su renovación completa o la rehabilitación de las mismas, aumentando la vida útil de las tuberías y disminuyendo, así, las pérdidas reales en las mismas. Figura 1. Gráfico longitud total, red renovada y red pendiente de renovar 3.2 Sectorización de la red La sectorización entendida como la compartimentación de la red de distribución en sectores independientes de extensión limitada. Consiste básicamente en subdividir la red en zonas de tamaño reducido, aisladas entre sí, y conectadas con las arterias principales (red de transporte) mediante un número reducido de puntos de entrada y salida. Equipando cada una de estas vías de entrada y salida con una serie de captadores capaces de suministrar información precisa, y a cortos intervalos, relacionada con el control hidráulico de los flujos, lo que permite poder establecer un diagnóstico y control del funcionamiento de la red a pequeña escala. En el año 2005, se comenzó el camino, con la redacción del proyecto, de la Modernización y sectorización de la red de abastecimiento de Córdoba. Partiendo de los condicionantes impuestos por la configuración de la red de abastecimiento y aquellos impuestos por EMACSA la sectorización de la red de abastecimiento se implementó de la siguiente forma: 97 Sectores hidráulicos: 66 Sectores red distribución 31 Sectores red transporte 83 Estaciones remotas 123 Válvulas motorizadas:
93 válvulas motorizadas en alimentación de sectores 30 válvulas motorizadas en arteria > 130 Sensores de presión > 150 Caudalímetros Figura 2. Esquema configuración sectorización Córdoba La particularidad de la sectorización de la red de Córdoba se basa en tres aspectos principales: El primero, y quizás más importante, es que con la sectorización de la red de distribución también se produjo la sectorización de la red transporte. Cabe destacar que la mayor parte de la red de transporte de Córdoba está mallada, por lo que además la sectorización supone una enorme ventaja. A cada sector de la red de transporte se le denominó zona de vigilancia. En segundo lugar, cada sector de la red de distribución cuenta, como norma general, con dos alimentaciones plenamente equipadas que funcionan en continuo y que abastecen al sector permanentemente. Esto supuso un reto ya que, desde el punto de vista del tratamiento de los datos, el sistema se vuelve mucho más complejo al existir muchas más modalidades de suministro a un sector. En tercer lugar y por último, la transmisión de todos los datos recogidos por los captadores instalados se realiza en tiempo cuasireal, en realidad el sistema tarda aproximadamente 7 minutos en recolectar los datos de todos los captadores instalados en la red. Con la sectorización se consigue identificar aquellas zonas donde las pérdidas son mayores y por tanto es más útil volcar los esfuerzos de renovación de redes, detección de fugas o búsqueda de fraudes. 3.3 Detección proactiva de fugas En cuanto al control de pérdidas reales las operaciones de búsqueda de fugas resultan una herramienta imprescindible sea cual sea el método empleado para prelocalizar la posible avería, si se hubiese empleado alguno.
La detección proactiva de fugas consiste en la realización de campañas sistemáticas de búsqueda de fugas tendentes a la localización de averías latentes en las que el agua fugada aún no ha salido al exterior y por tanto no han podido ser detectadas visualmente. Esta detección proactiva pretende minimizar la duración de las averías, que por otro lado son inevitables, con el único objetivo de minorar el volumen de agua perdido. 3.4 Sectorización dinámica De un tiempo a esta parte, y como manera de seguir ahondando en el concepto de la sectorización sin incurrir en inversiones en la red, se trabaja en los sectores con la denominada sectorización dinámica. Este tipo de sectorización consiste en crear subsectores dentro de los sectores existentes aprovechando el número de alimentaciones disponibles y las válvulas de la red de distribución, así se podrán crear tantos sectores como alimentaciones tenga el sector y su contorno no será fijo, sino que irá variando de forma que se varíe el área abastecida por cada alimentación. Estos sectores se crean de manera temporal, es decir, se parte del sector tradicional, se realizan tantas divisiones como sean necesarias hasta terminar la inspección del sector y para finalizar se devuelve el sector a su estado original. Con esta técnica se consigue dividir aún más la red permitiendo ejercer un control más exhaustivo sobre la misma, lo que permite aumentar la eficiencia de las acciones realizadas sobre el sector para reducir su ANR. 3.3 Microsectorización En la microsectorización, al contrario que en la sectorización dinámica, sí se requiere la realización de inversiones para su implementación. Consiste en la instalación de nuevos caudalímetros intermedios y la configuración de nuevos sectores dentro de un sector tradicional. Con esta nueva configuración se pretende compartimentar aún más la red lo que permitirá ejercer un control más preciso sobre la misma permitiendo focalizar mejor los recursos en aquellas zonas que presentan un funcionamiento más deficiente. También a diferencia de la sectorización dinámica su instalación es permanente en el tiempo. Esta técnica es empleada en sectores donde, por las necesidades y características del abastecimiento, la monitorización debe realizarse de una forma más continua y exhaustiva.
Figura 3. Esquema configuración microsectorización Córdoba 4. Control de pérdidas aparentes El control de pérdidas aparentes, si bien es tan importante, o más, que el control de pérdidas reales, la dificultad de su control radica en que las pérdidas no son percibidas y son difícilmente cuantificables. No obstante, EMACSA cada vez más realiza inversiones en la mejora de aquellos aspectos del abastecimiento que permiten el control de éste tipo de pérdidas. 4.1 Renovación del parque de contadores e implantación de telelectura Desde EMACSA esta intervención se está abordando como una única, es decir, la puesta en telelectura de los contadores domiciliarios está conllevando su actualización por otros con una precisión mucho mayor. El concepto de telelectura si bien es amplio y puede tener muchos matices, se basa principalmente en obtener la mayor información posible del contador instalado, esto es, pasar de tener lecturas bimensuales del equipo a tener lecturas horarias, por ejemplo. Por supuesto no todos los equipos que se instalan en la actualidad son iguales ni las características de las instalaciones en las que son instalados tampoco, por lo que en Córdoba, actualmente, se están implantando principalmente dos tipos de telelectura: En aquellos sectores en los que predominan contadores en batería se están instalado contadores electrónicos en telelectura WireFire 868 MHz. Este tipo de telelectura presenta la ventaja de que a pesar de tener un menor alcance tiene una mayor penetración. Su carencia de alcance la suple con la configuración de una red asíncrona y autorganizada que permite la transmisión de la información módulo a módulo, permitiendo la creación de una red radio que puede abarcar áreas considerables sin mayor problema. En aquellos sectores en los que predominan contadores individuales se están instalando contadores mecánicos dotados de telelectura VHF 169 MHz. Este tipo de telelectura
presenta la ventaja de que posee un largo alcance lo que permite barrer importantes áreas con un único concentrador de lecturas en red fija, lo que implica una inversión no muy elevada en infraestructura. Actualmente Córdoba posee una cifra cercana al 25% de su parque de contadores en telelectura. Además con la sistemática de implantación por sectores hidráulicos y el seguimiento diario de los caudales aportados y facturados de cada uno de los sectores instalados permite la focalización de los recursos en aquellos sectores y aquellos momentos que más lo requieren. 4.2 Detección de fraudes La detracción fraudulenta de agua de la red se puede conseguir de multitud de formas, desde el consumo a través de las bocas de riego hasta la conexión ilegal a la red de abastecimiento. En muchas ocasiones la pequeña infraestructura creada para la detracción ilegal de caudales de la red de abastecimiento no es ni tan siquiera fija, con lo que la detección se vuelve mucho más compleja, puesto que obliga a realizar un seguimiento más directo de la misma para poder ser detectado. La detección de fraudes se vale del uso de todas las herramientas descritas en este artículo. En definitiva la única herramienta con la que cuenta el gestor es con el balance hídrico del sector que, por algún motivo se ve descompensado y es necesario atajar el problema. Desde EMACSA las campañas de detección de fraudes se realizan de manera sistemática y periódica siguiendo una dinámica que no permita la creación de un patrón de revisión, es decir, los sectores son revisados periódicamente pero sin establecer una periodicidad rígida. La sistemática puede verse interrumpida en cualquier momento si se detecta un aumento del ANR en cualquiera de los sectores. Con la implantación de la telelectura se ha obtenido valiosa información que permite la detección de los fraudes en los que interviene el equipo de medida de una forma mucho más rápida ya que estos equipos han pasado de poder ser controlados una vez cada dos meses a poder ser controlados diariamente. Además contar con telelectura en el sector permite el seguimiento del ANR diario con lo que el control puede ser mucho más exhaustivo y pueden apreciarse los resultados inmediatamente. 5. Gestión de la red de abastecimiento La gestión de la red de abastecimiento está en el ADN de las empresas gestoras del abastecimiento. La práctica totalidad de las acciones que se realizan en las mismas va encaminada a la gestión de la red.
Por tanto puede decirse que, gestión y eficiencia, deben ser dos conceptos que deben manejarse como un mantra en el planteamiento de cualquier acción dentro de la empresa gestora. En estos tiempos donde los recursos, tanto personales como materiales, son tan escasos y la informática ha avanzado tanto, resulta imprescindible valerse de herramienta informáticas que realicen las labores de evaluación y control del ANR que, de otra forma, resultaría totalmente abusivo e ineficaz poder plantear. 5.1 SIRETRAC Hasta hace relativamente poco tiempo EMACSA únicamente se valía de un sistema SCADA para el control de la red de abastecimiento sectorizada. El sistema SCADA obtiene, en tiempo real, la información de todos los elementos de control de la red de abastecimiento sectorizada para, posteriormente, almacenarla en ficheros históricos. La calidad de estos datos es, por tanto, primordial para el seguimiento del estado de la red. Las herramientas informáticas anteriores presentaban una serie de carencias: reconstrucción y validación de datos; predicciones; generación de informes; gestión de eventos; y alarmas ineficaces. Por ello, EMACSA, realizó en 2012 un Convenio de investigación con la Fundación general Universidad de Granada-Empresa que dio como fruto SIRETRAC. SIRETRAC es un sistema informático avanzado para mejorar la gestión, el control y el conocimiento de la red de EMACSA. Este sistema ofrece las siguientes funcionalidades: Reconstrucción y validación. No toda la información captada por los dispositivos de campo es fiable, por lo que es necesario reconstruir, en base históricos, los datos recibidos que no sean susceptibles de ser validados, ya que, en caso contrario, se podrían generar falsas alarmas. Predicción. El sistema construye curvas de consumo en base a datos históricos. Estas predicciones son vitales tanto para la reconstrucción y validación de datos como para la generación de eventos y alarmas. Eventos. SIRETRAC permite realizar una gestión de los distintos eventos detectados, así como su clasificación para un posterior estudio. Figura 4. Toma de decisiones sobre un evento abierto
Informes. El sistema SCADA no permite la generación de informes lo suficientemente potentes y personalizados de lo que ha ocurrido en la red. SIRETRAC ofrece la posibilidad de generar numerosos tipos de informes sobre el seguimiento de la red desde distintas variables de estudio. Visualizador. Es una potente herramienta que permite acceder al histórico de las distintas señales, así como a la predicción de las mismas, comparando en una misma gráfica datos reales y predicciones. Alarmas. El sistema SCADA tan sólo permite definir límites y porcentaje de pendiente estáticos para la activación de alarmas. SIRETRAC se encuentra integrado con el sistema SCADA, dotándole a este de la capacidad para generar alarmas dinámicas, en tiempo real, en base a predicciones. De esta manera, se sortea la limitación inicial del SCADA que, dependiendo de la situación, generaba falsas alarmas o enmascaramiento de averías. SIRETRAC se integra completamente en la infraestructura desplegada para el control de la red de abastecimiento sectorizada. Esta infraestructura está compuesta por: instrumentación hidráulica, PLCs, transmisores de radio, módems GPRS, servidores informáticos, bases de datos, y un software comercial SCADA. SIRETRAC se integra en dicho sistema sin afectar a la consistencia e integridad del software existente, adaptándose a la perfección a la infraestructura implantada con anterioridad. Además, este proyecto presenta las bases necesarias para futuras mejoras, permitiendo el desarrollo de nuevas herramientas útiles para la empresa: interrelación entre caudales y presiones para una mejor interpretación de eventos; mejoras en las predicciones mediante técnicas avanzadas de inteligencia artificial; y la integración del control del agua no registrada en continuo gracias a la telelectura de contadores. Por último, cabe destacar que la integración de la plataforma SIRETRAC en la intranet de la empresa ha supuesto, tanto a supervisores como a operadores de redes, el acceso a novedosas y potentes herramientas que les ayudan a la consecución de sus objetivos en el ejercicio de sus labores profesionales. 6. Conclusiones Actualmente resulta inconcebible que la empresa gestora del abastecimiento no realice una evaluación y control del ANR lo más férrea posible. Afortunadamente existen en el mercado o pueden crearse procedimientos, sistemas y aplicaciones que permiten realizar un seguimiento del ANR con los que obtener datos suficientes para conseguir justificar y guiar los objetivos de la empresa. Resulta pues imprescindible, conocer el agua que se aporta a cada uno de los sectores de la red, y registrar el agua que se detrae de los mismos de forma adecuada para poder evaluar y controlar el ANR de forma continua para implementar aquellas medidas encaminadas a la
corrección de todas las posibles ineficiencias que pudieran detectarse en el menor plazo posible. Además este planteamiento, que tiene muy en cuenta las importantes inversiones que son necesarias realizar para conseguir una mejora del comportamiento de la red, permite priorizar en aquellas zonas o sectores en los que la rentabilidad de la inversión va a resultar mayor y por tanto más atractiva. La mejora en la gestión de la red de abastecimiento debe conseguirse mediante la integración de todos los sistemas disponibles en la empresa, desde el GIS o el modelo matemático de la red, hasta la integración de los sistemas de calidad del agua o los datos disponibles en la ERP de la empresa, todo ello con el fin último de poder ejercer un control más continuo sobre el ANR y poder ofrecer una respuesta con todos los datos y medios disponibles que conllevará la minimización del volumen de agua perdido. En conclusión, para la mejor gestión de la red de abastecimiento, resulta necesario realizar un seguimiento en continuo del ANR, además de implementar una política de mejora continua que permita acometer todos los cambios necesarios en el sistema de una manera progresiva que conlleve la consecución paulatina de los objetivos. Referencias Durán Molina, J.A., de la Cruz Azor, J.M., Palomo Romero, J.M. 2015. Sistema avanzado para la gestión y control de la red de abastecimiento de Córdoba. XXXIII Jornadas técnicas AEAS 2015. Asociación Española de Abastecimientos de agua y Saneamiento. AEAS. 2013. Control del agua no registrada. Metodología para una correcta implantación. AEAS. 2005. Manual de Indicadores de gestión para abastecimientos de agua. AEAS. 2003. Documento Guía para el Control del Agua No Registrada García Hernández, Andrés. 2013. Control de agua no registrada (ANR). XXXII Jornadas técnicas de AEAS. Asociación Española de Abastecimientos de agua y Saneamiento. Lambert, Allan et all. 2012. 14 Years Experience of using IWA Best Practice Water Balance and Water Loss Performance Indicators in Europe. IWA Water Loss Specialist Group Pearson, D. 2012. Testing the UARL & ILI approach using a large UK Data Set IWA Water Loss Specialist Group