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REDUCCIN~INTEGRAL DE PRDIDASEN SISTEMAS DE DISTRIBUCIN DE AGUA POTABLE

Vctor Bourguett Ortiz y Leonel Ochoa Alejo*

ANTECEDENTES

Estimaciones determinadas por estudios realiza-dos en el Instituto Mexicano de Tecnologa delAgua, IMTA, precisan que Mxico necesita inver-tir, en los prximos 20 aos, 146 mil millones de pe-sos en la rehabilitacin, renovacin y ampliacin de lainfraestructura de los dos mil 485 sistemas de aguapotable en todo el pas, que sirven a comunidadesmayores a dos mil 500 habitantes. Aproximadamente93 mil millones de pesos deben destinarse a lneas deconduccin y distribucin de agua para mantener lacalidad del servicio actual, cuya confiabilidad de sumi-nistro es menor a 50 por ciento.

El anlisis del deterioro de la infraestructura es untema poco explorado en el pas, debido a que la princi-pal tarea en el siglo pasado fue la expansin de losservicios, lo cual gener severos problemas por prdi-das fsicas, comerciales y de cobranza en los sistemas

* Investigadores del IMTA

de distribucin. A pesar de iniciarse programas de re-duccin de agua en los ltimos aos, los avances sonlimitados, ya que se est atacando el efecto y no lascausas. La ocurrencia de fugas en tomas domiciliariasy tubera es alta, y las prdidas fsicas por este concep-to son del orden de 30 por ciento, y las prdidas co-merciales de diez a 12 por ciento.

PRDIDAS DE AGUA POTABLEUna forma efectiva de conservar el recurso y ahorrardinero es mediante la reduccin de prdidas de aguapotable a travs de la reparacin de fugas en conduccio-nes, tanques de almacenamiento, redes de distribu-cin, conexiones domiciliarias, en casas habitacin yen el cuadro del medidor.

Existen dos tipos de fugas: las visibles y las no visi-bles (ilustracin 1). Las primeras son aquellas que sepresentan en los derrames de tanques, o las queemergen hacia la superficie del terreno, aunque estnlocalizadas a una distancia considerable del punto don-de fueron descubiertas, como en zonas de una gran pen-

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jorge.ramirezResaltado



diente. Las segundas se infiltran en el suelo o drenan ha-cia las tuberas del alcantarillado o canales. El IMTAha determinado que, en nuestro pas, entre 80 y 90 porciento de las fugas ocurren en las conexiones domici-liarias y se deben, principalmente, a uno o varios delos factores siguentes: mala calidad de los materialesutilizados, problemas de construccin e incumplimien-to de la normatividad.

Muchas fugas son pequeas, pero tienden a crecercon el tiempo. Para efectos de evaluacin econmicaen Mxico, las fugas potenciales tienen perodos deexistencia de un ao en zonas de la ciudad relativa-mente nuevas; de dos a cinco en reas seminuevas, yde diez aos en zonas ms antiguas. Para realizar es-tos clculos se debe tomar en cuenta el agua no conta-bilizada, que es aquella que se utiliza en algn puntodel sistema, y que el organismo operador no puedecuantificar con exactitud por errores de medicin, de fac-turacin y de usos no autorizados.

PROBLEMAS PARA REDUCIR PRDIDASSe presentan, principalmente, por el desconocimientode tcnicas aplicables a la solucin del problema; a lafalta de financiamiento para llevar a cabo los trabajoscorrespondientes; a la ausencia de programas sistem-ticos de reduccin de prdidas de agua; a los errores enla estimacin de la existencia real de las prdidas deagua, y al escaso adiestramiento y capacitacin del per-sonal encargado. Es comn que los operadores de lossistemas realicen prcticas de localizacin y reparacinde fugas, calibracin de medidores, identificacin de usosno autorizados, lo cual ha propiciado, bajo circunstan-

cias precipitadas, la adquisicin de equipos o la reali-zacin de actividades que conduzcan a eficiencias redu-cidas y a altos costos.

La reduccin de prdidas no es inmediata, sino queparte de un proceso que arroja resultados en un deter-minado lapso; al inicio puede ser fcil recuperar altosporcentajes de prdidas a un costo relativamente bajopero, despus de un cierto nivel, la relacin de costoaumenta considerablemente, debido a que se vuelvems difcil localizar las prdidas o detectar las fallasen su control; existe siempre un nivel mnimo acepta-ble que fsicamente se puede alcanzar, debido a que laocurrencia de prdidas es un proceso dinmico depen-diente de parmetros no controlables. Como se obser-va en la ilustracin 2, una recuperacin de 50 a 30 porciento tiene un costo inferior a recuperar de 30 a 20por ciento, y ms all del valor lmite de 15 por ciento,los costos de cada uno por ciento recuperado seincrementan notablemente. Entonces, el reparar o re-habilitar los daos que ocasionan las fugas, o corregirerrores contables, puede ser conveniente y rentablehasta cierto nivel de prdidas, siempre y cuando larelacin beneficio costo de la reduccin sea mayor queuno. En Mxico, indica eIIMTA, es aceptable 20 por cien-to de fugas y el valor lmite se considera de 15 porciento, respecto al volumen total suministrado.

Como referencia tenemos que el precio de ventadel agua en Francia sita el valor del rendimiento pti-mo de sus redes de distribucin en 80 por ciento. Evi-dentemente no slo el precio de venta del agua de lared influye en el valor ptimo del rendimiento; tambinlo hacen, de manera significativa, las caractersticas

NIVEL DEPERDIDAS

DEPSITOS 50%

40%

30%

20%15%

C, clCOSTOS DE REDUCCI

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Iluslracin 2. Curva de costo contra nivel de rediccin de prdidas






Cuadro 1. Resultados de la evaluacin de prdidas en ciudades de Mxico

Ciudad Caudal promedio Tomas con fuga Prdidas por fugas Prdidas por fugas Prdidas por Prdidas totales Presin mediasuministrado en tomas en tuberas

Profundidad media Caudal unitariosubmedlcln en el sistema de tomas de fuga en tomas

l/s % l/s % l/s % l/s % % kg/cm2 cm ml/s/unit

Cancn 940 38 114 121 148.7 15.8 2.4 .3 28 0.52 32 20.3

Coatzacoalcos 730 19 262 35.8 36.03 4.9 O O 40.7 2.02 41 47.9

Chihuahua 3489 5 552 15.8 8.96 25.7 O O 41.5 1.80 64 90.3

Durango 2128 21 649 30.5 176.4 8.3 O O 38.8 0.97 72 36.3

Guaymas 488 30 114 23.4 8.6 1.8 5.2 1.1 26.2 1.15 34 29.5

Cd. Jurez 4147 19 1241 29.9 239.7 5.8 O O 35.7 2.63 60 34.8

Los Cabos 268 34 61 22.6 29.5 11 7.9 3 36.6 1.97 28 29.4

Oaxaca 721 24 445 61.8 8.2 1.1 O O 62.9 1.98 50 46.5

Quertaro 1783 14 242 13.5 50 2.8 242.7 13.6 30 1.22 58 21.8

Tapachula 743 7 50.3 6.8 106.2 14.3 13.8 1.8 22.9 0.50 50 68.3

Tuxtla Gtz. 1162 24 212 18.3 93.29 8 38.9 3.3 29.7 0.80 35 70.1

Veracruz 2869 16 644 22.4 445.2 15.5 O O 37.9 0.97 35 46.8

Xalapa 1215 9 465 38.3 7.8 0.6 O O 38.9 4 32 96.8

Zacatecas 485 14 134 27.7 14.8 3.1 O O 30.7 2.14 30 29.1

Promedio 16.8 24.5 1.3 36.4 1.59 44 45.6pesado (por ciento)

de la red de distribucin. Con lo anterior se demuestraque los sistemas que no tienen un precio del agua quecubra los costos de mantenimiento, rehabilitacin y/orenovacin de la red, acaban teniendo unos sistemasde distribucin de agua ineficientes y completamenteobsoletos. En Mxico, el precio medio de venta del aguaes bajo, lo cual incide directamente en eficiencias bajas,ya que eventualmente es ms costoso reparar y reducirlas prdidas que dejar que se tire el agua. Existen expe-riencias recientes en ciudades como Quertaro, Quertaro,donde fue factible alcanzar eficiencias fsicas del ordende 85 por ciento, con beneficios econmicos importan-tes, debido a que su tarifa se encuentra por arriba de lamedia nacional.

QU ES LA REDUCCiN INTEGRAL DE PRDIDAS DE AGUA?Conforme a la metodologa desarrollada en el IMTA, lareduccin integral es un proceso dinmico en tiempoy espacio que inicia con un diagnstico, involucra laeliminacin y su control, y que, aplicado en forma pre-cisa a la operacin y mantenimiento de sistemas de

agua potable, ayuda a conservar el agua suministradaa las ciudades, a mejorar la calidad del servicio pro-porcionado a la poblacin, a ahorrar dinero en gastosde energa elctrica y de potabilizacin, ya aumentarlos ingresos por la venta del agua. Una manera deenmarcar las actividades correspondientes a la reduc-cin integral de prdidas de agua es dividindololasen cuatro bloques:

a) Diagnstico. Se evalan los volmenes de aguaque se pierden y sus principales patrones de ocu-rrencia, y se identifican las causas que las producen,a travs del anlisis de estadsticas y muestreos decampo; la utilizacin de las tcnicas de deteccinde fugas son necesarias para obtener el diagnstico.Adems, se realizan anlisis tcnico-econmicos dela reduccin de prdidas y su factibilidad.b) Sectorizacin de la red para facilitar la reduccin.Se evala y optimiza el funcionamiento hidrulicode la red de distribucin, integrando en su diseo yoperacin distritos hidromtricos y sectores.c) Eliminacin. Se definen los procedimientos, dise-


os, equipos y modelos de decisin, para facilitar labsqueda de prdidas y subsanar el dao existente.d) Control. Se plantean las acciones, ya sean direc-tas, indirectas o de apoyo, que permitan estableceruna estructura adecuada dentro de una empresa deagua, para apoyar y dar sustentabilidad a la reduccinde prdidas de forma ordenada y con actividades ob-jetivas.La ejecucin de la reduccin integral de prdidas

debe realizarse bajo una buena supervisin, con el ob-jeto de asegurar que las acciones que se deriven deella estn bien fundamentadas, con datos reales y conun anlisis preciso.

DIAGNSTICO DE PRDIDAS, BASE DE LA REDUCCiN INTEGRALAl realizar un balance de agua en un sistema de distri-bucin, lo que se espera encontrar es una relacin deltipo que se muestra a continuacin:

suministro = consumo medido de usuarios + consu-mo estimado + prdidas de agua

Ya su vez, las prdidas de agua pueden dividirse en:

prdidas de agua = {fugas en tuberas principales ysecundarias + fugas en conexiones domiciliarias + co-nexiones no-autorizadas + errores de submedicin do-miciliaria + errores de facturacin}

El diagnstico implica la descripcin tcnica, clara yconcisa del estado de prdidas de agua; es decir, de losefectos observados por las prdidas de agua, en rela-cin con sus volmenes, porcentajes, reduccin po-tencial y problemas que las originan. Se basa enestudios de muestreo y estadsticos sobre el estadofsico que guarda la red de distribucin.

El diagnstico tiene varios niveles de aproximacindependiendo del mtodo utilizado. As, por un lado, unaevaluacin por medicin, muestreo y encuesta ser msconfiable que una estimacin basada en registros his-tricos; pero, por otro lado, resultar ms costosa laprimera. En el mejor de los casos siempre se buscarobtener los resultados ms confiables; es decir, se debetender a la evaluacin con medicin (ilustracin 3).

En la metodologa desarrollada en el IMTA se esta-blece el concepto de distritos hidromtricos, DH, queson sectores que pueden aislarse hidrulicamente dela red de distribucin, con movimientos de vlvulas yque pueden utilizarse para precisar el diagnstico, de-tectar fugas, facilitar la eliminacin y optimizar el con-trol de prdidas de agua de una localidad. En eldiagnstico, los DH proporcionan informacin sobre losvolmenes de fugas que se tienen en lneas principa-les y secundarias, consumos unitarios de usuarios yusos no autorizados. En la deteccin de fugas, son uti-lizados para definir sectores con mayor incidencia deprdidas de agua a travs de indicadores nocturnos.

Tarea 1. Cuantificacin del Tarea 2. Estimacin de Tarea 3. Estimacin de

suministro de agua consumos medidos autorizados--

consumos no medidosautorizados

r,

Tarea 4. Estimacin de Tarea 5. Estimacin de prdidasprdidas lotales del sistema

--

identificadas y eliminadas--

Tarea 6. Evaluacin de prdidasde agua potable autorizados potenciales en el sistema

r tTarea 7. Evaluacin de fugas Tarea 8. Evaluacin de fugas Tarea 9. Estimacin de prdidaspotenciales en conexiones

--

potenciales en tuberas--

potenciales por consumos nodomiciliarias principales y secundarias autorizados y subsidios

Ilustracin 3. Esquema de diagnstico

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Durante la eliminacin de prdidas, evitan que el aguade fugas reparadas en un DH ingrese a otros sectoresen donde no se ha llevado a cabo el programa de re-duccin. Yen el control de prdidas hacen ms eficien-te el establecimiento de los subproyectos bsicos.

ELIMINACiN DE PRDIDAS DE AGUALa eliminacin de prdidas de agua se define comocualquier accin que se realiza directamente al siste-ma de agua potable, con el fin de rescatar agua tantofsica como contablemente. Particularmente, se esta-blece en dos sentidos:

a) Eliminacin fsica: se presentan dos posibilida-des: la primera, que consiste en detectar, localizary reparar fugas que aparecen puntualizadas en lastuberas, accesorios o tomas domiciliarias de lared. La segunda considera la accin de limpiar, re-parar o sustituir todo un tramo de una tubera dela red.b) Eliminacin contable: Se refiere a la correccinde errores de medicin, localizacin de conexionesno autorizadas y ajuste de errores de facturacin.La eliminacin es una actividad continua que se

debe ejecutar durante toda la vida til del sistema deagua potable, pero en ocasiones ser necesarioaplicarla de manera intensa, como parte de una accinde corto plazo, cuando los niveles de prdidas hanalcanzado valores no deseables que estn fuera decontrol.

POR QU EL PROGRAMA DE CONTROL DE PRDIDASTodo proyecto de reduccin de agua perdida debe in-cluir elementos que permitan mantener el nivel de aguafacturada alcanzado durante la eliminacin de prdi-das de agua.

En el programa de control desarrollado por ellMTA sedisean e implantan estos elementos, mediante unaserie de acciones a corto y largo plazos enmarcadasen los subproyectos bsicos del cuadro 2. stos sernjerarquizados, detallados en actividades especficas,calendarizados con sus costos y financiamientos res-pectivos, para que conforme se implanten, se reduzcala posibilidad de retornar a niveles ms altos de prdi-das de agua.

BENEFICIOS DE LA REDUCCiN DE PRDIDASLa ejecucin de un programa integral de reduccin deprdidas de agua potable conduce a la obtencin de bene-ficios tales como:

a) Reduccin de riesgos en la toma de decisionesal comprar equipos o herramientas de deteccin,localizacin y reparacin de fugas.b) Mejoramiento financiero, al programar inversio-nes y medir los beneficios obtenidos.c) Cuantificacin de las prdidas de agua en tomasdomiciliarias, tuberas principales, errores de medi-cin, conexiones no autorizadas y fallas en la factu-racin y determinacin del origen de dichas prdidas.Las formas de estimar los beneficios econmicos

CUADRO 2.Subproyectos bsicos del programa de control de prdidas de agua

Proyectos de operacindel servicio

Catastro de la red de distribucin

Catastro de instalaciones

Hidrometra

Macromedicin

Control de la operacin del sistema

Estadsticas de fugas

Proyectos de control de usuariosde usuarios

Padrn de usuarios

Micromedicin

y consumos

Proyectos de apoyologstico

Desarrollo de recursos humanos

Control de suministros

Comunicacin social


al ejecutar el proyecto integral de reduccin de prdi-das de agua son:

a) Considerar el valor del agua que se pierde inclu-yendo el pago de derechos y los costos de energaelctrica y reactivos qumicos.b) Incluir, adems, reparaciones, mantenimiento, sa-larios y supervisin de bombeo, tratamiento, conduc-cin y distribucin; es decir, los costos de produccin.c) Dividir los costos de operacin del organismo ope-rador entre el volumen del agua producido, que paralos efectos de este documento se les llama costosde operacin.La transferencia de esta metodologa, hacia los or-

ganismos operadores, se ha llevado a cabo con la ase-sora y participacin directa deIIMTA, su difusin a travsde publicaciones (libros, manuales, revistas, memorias decongresos, etc.) y la realizacin de cursos de capacita-cin en el mbito nacional e internacional. Como re-sultado de este esfuerzo se cuenta con una serie deexperiencias exitosas en diversas zonas urbanas, en-tre las que destacan Mxico, D. F.; Chetumal, QuintanaRoo; Quertaro, Quertaro; Reynosa, Tamaulipas;Cuernavaca, Morelos; Guadalajara, Jalisco; Len,Guanajuato; Manzanillo, Colima, y Morelia, Michoacn.Por ejemplo, en el caso de Reynosa, al aplicar la meto-dologa en el sector Granjas en 1998, que cubre a 40mil habitantes, se logr la recuperacin de cinco mil184 m3jda, lo que represent un beneficio econmicode 3.85 millones de pesos al ao, como resultado delos ahorros en los procesos de produccin y distribu-cin, y de los beneficios adicionales por la venta delagua recuperada.

CONCLUSIONES

Mejorar la calidad de los servicios pblicos de aguapotable en el pas debe ser una prioridad para la na-cin. Los costos de produccin de agua son muy im-portantes y deben ser un compromiso de la sociedadcuidar el recurso agua y los recursos invertidos en suproduccin. Actualmente se desperdician 35 de cadacien litros de agua que se producen, pero adems losusuarios slo pagan 30 de cada cien litros que se con-sumen. De continuar as, los organismos responsablesdel servicio no tienen viabilidad a largo plazo; las inver-siones que se requieren para mantener y mejorar el

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servicio son tan altas que slo con el compromiso delos responsables y los usuarios podrn vencerse losobstculos actuales para la mejora de los servicios.

El objetivo fundamental de los trabajos es reducirprdidas de agua por sectores de la red de distribu-cin, a travs de la rehabilitacin de tomas domicilia-rias y tuberas, as como el ajuste de errores demicromedicin o subestimacin de consumos con cuo-ta fija, y localizacin de usos no autorizados. La reduc-cin de prdidas de agua es una accin que surge dela necesidad de los sistemas de agua potable, para im-plantar un proceso de modernizacin en el uso eficientedel agua y control de la operacin del sistema hidruli-co de agua potable y disminuir el nivel de prdidas porfugas yagua no contabilizada. Este proceso se ejecutapor sectores, lo cual permite el escalamiento en la re-paracin de fugas en tuberas, modulando las inversio-nes en el tiempo, y contando con un balance de aguacontrolado, puesto que la estimacin de volmenes deprdidas reducidas se define con mayor exactitud.

Los beneficios tienen un impacto inmediato, dadoque se logran ahorros en energa elctrica y de potabili-zacin inmediatamente despus de la inversin. Y mejo-ran la imagen social, ya que los usuarios reconocenpronto los esfuerzos del organismo operador yven justoel pago por el servicio de agua. O

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