ALIANZA PARA EL AHORRO DE ENERGIA

Oaxaca, Oax., Noviembre 13, 2003

Taller de Recuperación de Caudales a través de Técnicas de Sectorización de Sistemas de Distribución de Agua Potable con

Modelación (un enfoque energético)

RECUPERACIRECUPERACIÓÓN DE CAUDALESN DE CAUDALESEN SISTEMAS DE DISTRIBUCIEN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓÓNN

A TRAVES DE SECTORIZACION

¿Que es la Sectorización?

El concepto de Sectorización

¿¿En que consisteEn que consiste ??

Es la división de la red de distribución de agua potable en sectores hidrométricos (distritos) definidos a partir de la red primariaque pueden aislarse hidráulicamente del resto la red con movimientos de válvulas de seccionamiento.

Se utiliza entre otras cosas, para precisar un diagnóstico, detectar fugas, facilitar su eliminación y optimizar el control de perdidas de agua.

Es conveniente señalar que los sectores ó distritos hidrométricos que se establecen, no deben quedar desvinculados del resto de la red ni física ni hidráulicamente.

• Control de caudales

• Control de presiones

• Principales beneficios

• Abatimiento de fugas:• Ahorro en el suministro.• Conversión de fugas en agua disponible.

• Medición del suministro en bloque:• Cuantificación de pérdidas y fugas• Determinación precisa de régimen de

consumo• Detección de tomas clandestinas

Beneficiosderivados

• Suministro discreto (selectivo)

• Afectación de pequeñas áreas durante:

• Mantenimiento• Contingencias

Beneficiosderivados

• Respaldo informativo del sistema de recaudación.

• Mayor efectividad en las reparaciones en la red.

• Operación conjunta o separada de las redes primaria y secundaria.

• Aprovechamiento racional y equitativo del recurso.

Beneficiosderivados

Hace posible el estudio de zonas especificas, para conocer y optimizar el flujo, en diversas condiciones normales y contingencia como:

• Temporadas de estiaje • Fugas de gran envergadura• Fallas de bombeo•Cese en las fuentes de suministro

Beneficiosagregados

La sectorización respaldada con herramientas de simulación y monitoreo:

Permite generar índices de proyectopara escenarios futuros como:

• Cambio en densidad de población

• Creación de nueva infraestructura

• Cambio de usos de suelo

Beneficiosagregados

¿Cómo se hace la Sectorización?Plan de Sectorización

Determinación del estado actual del sistema.

Requerimientos del nuevo sistema.Estudios

Anteproyecto del nuevo sistema.Proyecto del nuevo sistema.

Plan de Sectorización

Proyecto

Adecuación y o mantenimento de obra existente.EjecuciónConstrucción de obra nueva.

Operación Establecimiento de una política de operación.Monitoreo y control racional.

Guía de Sectorización Programada

La Sectorización Hidrométrica requerirá de la ejecución de variadas tareas que podrán ser guiadas como sigue:

1.- Análisis del balance de agua del sistema de abastecimiento.

2.- Selección del área a sectorizar y regularización de micromedición

3.- Levantamiento del catastro de infraestructura hidráulica

4.- Formulación del anteproyecto del sector hidrométrico

5.- Formulación de memoria técnica del área seleccionada

6.- Formulación de memoria de perfil comercial del sector hidrométrico

7.- Formulación del proyecto ejecutivo del sector hidrométrico

8.- Formulación de la campaña de difusión del proyecto a usuarios

9.- Ejecución del proyecto del sector hidrométrico10.- Monitoreo inicial del sector hidrométrico11.- Puesta en operación de sector hidrométrico12.- Formulación del programa de eliminación de fugas y

clandestinaje13.- Análisis “costo-beneficio” del sector hidrométrico14.- Monitoreo de revisión del sector hidrométrico

AnAnáálisis lisis ddeell Balance Balance dde Agua e Agua ddel Sistema el Sistema dde e AbastecimientoAbastecimiento

Tal como recomienda la American Water Works Asociation (AWWA), debe contarse con el reporte de auditoria del agua, que permita la evaluación de las pérdidas del sistema de abastecimiento y de ser posible el costo que representan para el Organismo Operador.

Análisis del Balance de Agua del Sistema de Abastecimiento

Cuantificación del suministro de agua.Estimación de consumos medidos autorizados.Estimación de consumos medidos no autorizados.Estimación de pérdidas totales.Identificación de pérdidas localizadas y eliminadas.Evaluación de pérdidas potenciales.Evaluación de pérdidas potenciales en conexiones domiciliarias.Evaluación de fugas potenciales en líneas principales.Estimación de pérdidas potenciales por consumos no autorizados y subsidios .

SelecciSeleccióón n dde e ÁÁrea rea aa Sectorizar Sectorizar yyRegularizaciRegularizacióón n dde e MicromediciMicromedicióón n

Ya sea que se decida sectorizar la totalidad del sistema, o en principio habilitar un sector piloto (cuya área a estudiar se definirá de entre las localidades propuestas por consenso con el Área Técnica del Organismo Operador),se considerará la topografía, la localización e influencia de tanques de almacenamiento y regulación, zonas de presión, divisiones naturales de la red tales como vías de ferrocarril, grandes avenidas, ríos, barrancas, así como la geometría de la red y las políticas de operación.

Visitas Técnicas de Reconocimiento

Una vez seleccionada el área será necesario realizar visitas técnicas de reconocimiento con el fin de definir:

Puntos de seccionamiento existentesPuntos de entrada / salida Puntos de posible regulaciónEstado de cruceros importantesLocalización de infraestructura especialDeterminación de información faltante

Levantamiento Levantamiento ddel Catastro el Catastro dde e lla Infraestructura a Infraestructura HidrHidrááulica ulica

El objetivo de esta actividad es describir en archivos digitales preferentemente con formato .dwg (estándar del software Autocad® de la firma Autodesk®) la red de distribución local, sus accesorios y la infraestructura asociada del sector.

Esta información es el corazón de la Sectorización ya

que esta última se basa en la técnica de simulación

hidráulica de la red, cuyos resultados dependen

fuertemente de la precisión de los archivos digitales.

Cabe mencionar que la modelación puede realizarse

aún si la información de la infraestructura hidráulica

no está digitalizada.

FormulaciFormulacióón n ddeell Anteproyecto Anteproyecto ddeell Sector Sector HidromHidroméétrico trico

Definir las necesidades del volumen de agua en el sector, según las normas locales vigentes. (Presión y caudal).Modelar el estado actual de la red.

A partir de los datos de distribución poblacional, de los archivos digitales o planos catastrales y de la geometría de la red de distribución de agua potable se debe :

Calibrar el modelo en las condiciones actuales de la red.Formular propuesta de colocación de válvulas de seccionamiento y de de regulación de presión.Modelar la propuesta y revisar el cumplimiento de las demandas.En su caso replantear el anteproyecto y modelación

La propuesta del sector hidrométrico deberá considerar situaciones de emergencia, como son labores de mantenimiento, fallas, etc., de tal manera que sea posible abastecer parcial o totalmente el sector afectado con una fuente de abastecimiento, aún cuando no sea posible asegurar el gasto, presión y continuidad en el servicio

El diseño del anteproyecto del Sector hidrométrico se realizaráde acuerdo con los siguientes lineamientos:

El distrito hidrométrico deberá tener el menor número de entradas y salidas y de preferencia solamente una entrada y una salida.

Los límites del distrito hidrométrico deben coincidir, siempre que sea posible, con divisiones naturales como son grandes avenidas, líneas férreas, carreteras, ríos, etc

Los distritos hidrométricos deben estar dentro de una misma zona de presión, y deben coincidir, si es posible, con la propia zona de presión.

Bajo estas consideraciones, se propondrá la geometría del sector, que se simularáen condiciones actuales, para tal efecto la simulación se enriquecerá con mediciones de presión realizadas en algunos nodos interiores ubicados estratégicamente al interior del sector.

Como parte de la formulación del anteproyecto y con ayuda de los resultados de las simulaciones, se analizará en primera instancia si es necesario modificar las válvulas del límite del sector, y si se requiere la instalación de válvulas adicionales para asegurar el aislamiento buscado (válvulas nuevas).

En seguida se revisará que la presión al interior del sector seansuficiente para dar un buen servicio a los usuarios y que a su vez no llegue ser tan alta que propicie daños a la red y en consecuencia la generación de fugas.

FormulaciFormulacióón n dde e lla Memoria Ta Memoria Téécnica cnica ddel Sector Hidromel Sector Hidroméétricotrico

Planos actualizados de la red de distribución: (Diámetros, longitudes, materiales, áreas de cobertura)Descripción de infraestructura asociada a la red (tanques, cruceros, plantas de bombeo, pozos etc.)Definir los nodos donde el sector se alimenta de la red

primaria.Volumen del consumo del agua en bloque para el

sector.Descripción de movimientos operativos (manejo de válvulas)

El contenido de tal memoria deberá abarcar los siguientes puntos:

FormulaciFormulacióón n dde e lla Memoriaa Memoria dde Perfil e Perfil Comercial Comercial ddel Sector Hidromel Sector Hidroméétrico trico

Describir la población de usuarios con precisión.

Si la incertidumbre de la información disponible es amplia, será necesario levantar un censo.

Para asegurar la veracidad del censo deberá ser realizado por personal externo al Organismo Operador o bien por un grupo bien capacitado y confiable.

Una tarea importante es verificar que todo predio de usuario esté registrado en el sistema comercial.

El censo al menos deberá contemplar las siguientes preguntas:

a) Número de viviendas en el sector elegidob) Número de habitantes por viviendac) Capacidad volumétrica de almacenamiento de agua

dentro de predio del usuario (Considerar: cisternas, albercas, pozos, piletas, tinacos, tambos etc.)

d) Uso de suelo del predio del usuario (Por inspección visual, reportar giros de alto consumo de agua como: lavado de autos, lavanderías, restaurantes, centros comerciales, jardines grandes –reportar área-plantas potabilizadoras de agua dentro de locales comerciales, etc)

e) Número de tomas por predio de usuariof) Diámetro de toma del usuariog) Si existe, inspeccionar visualmente el estado del

medidor

FormulaciFormulacióón n deldel Proyecto Ejecutivo Proyecto Ejecutivo deldel Sector HidromSector Hidroméétricotrico

Planos del sector con su red definida y posición y tipo de cruceros y registros.Planos de detalle de caja de registro tipo para válvulas de seccionamiento.Planos de detalle de caja de registro tipo para válvulas de regulación.Catálogo de conceptos.Especificaciones.Manual de Operación de Sector Hidrométrico .

Integración del Proyecto Ejecutivo

El Manual de Operación de Sector Hidrométrico, debe incluir:

I. Descripción de la red de distribución del sector (Memoria técnica) Geometría de las tuberías, materiales, tipo de válvulas instaladas, calendario de construcción, y puesta en operación del sector, referencias de nomenclatura dentro y personal a cargo de la operación.

II. Operación sugerida del sector, (Movimientos de válvulas)III. Bitácora y programa de mantenimiento de accesoriosIV. Referencias de Consulta Técnica (Fabricantes,

Proyectistas etc.).

Con base en la propuesta de sectorización aprobada por el Organismo Operador, se proyectarán con el detalle necesario las acciones, obras y modificaciones a la red de distribución requeridas para establecer los sectores hidrométricos, para posteriormente llevar a cabo los trabajos de recuperación de caudales.

En los proyectos ejecutivos de los Sectores Hidrométricos se deberán levantar todas las cajas de válvulas deseccionamiento existentes, la localización de válvulas de seccionamiento nuevas y de la válvula de control si es el caso.

Así como la localización de las líneas de entrada y salida y del punto donde se instalarán las estaciones de aforo, recomendándose además realizar para cada uno de ellos croquis de las piezas especiales instaladas en cada caja.

FormulaciFormulacióón n dde Campae Campañña a dde Difusie Difusióón n ddel Proyecto el Proyecto a a Usuarios Usuarios

El objetivo de tal campaña no es la de propagar una acción política, si no la de avisar a los vecinos de la naturaleza y objetivos del proyecto en su beneficio,evitando confusiones que pueden provocar la oposición vecinal.

La campaña debe preparar a los usuarios y vecinos, apelando su paciencia y su colaboración cívica, para soportar las maniobras que requerirá la obra, como los delicados cortes temporales del suministro de agua, para la inserción de válvulas, el desplazamiento físico en banquetas y calles que implicará el movimiento de maquinaria y las excavaciones.

Deberá invitar al respeto del trabajo y el equipo de medición que en algunas ocasiones requerirá del movimiento de vehículos estacionados y de visitas domiciliarias.

Eventualmente el equipo podría quedar expuesto o al alcance del público lo que requerirá del apoyo logístico los elementos de la Secretaría de Seguridad y Vialidad para su resguardo.

Una tarea de este tipo, esta mas allá de los alcances de un grupo de Ingeniería Hidráulica. Para su diseño y ejecución, se requiere de un entrenamiento y sensibilidad especial propia de los publicistas y políticos. Por tal razón el material de la campaña de difusión debería estar coordinada por la Oficina de Relaciones Publica o Atención a Usuarios del Organismo Operador y auxiliada por la oficina respectiva del Municipio.

EjecuciEjecucióón n dde Proyecto e Proyecto dde Sector Hidrome Sector Hidroméétrico trico

Contratación de Construcción y Supervisión

Ejecución de Proyecto de Sector Hidrométrico

Ejecución de Obra.

Entrega de Obra Terminada

Dentro del rubro Ejecución de la Obra, deben tomarse en cuenta las siguientes consideraciones:

i.-Organizar reunión con los contratistas, los operadores y la coordinación, para la presentación de los planos del sector y acordar recorrido de reconocimiento técnico en campo.

ii.-Buscar la principales estructuras hidráulicas, la accesibilidad para las maniobras de construcción de registros para las válvulas de seccionamiento y regulación. (En su caso también para la substitución de tubería , tomando en cuenta la conveniencia de realizar los trabajos mediante el método Hydro Burst <reventamiento de tubería con disparos de hasta 50m con ventanas a cada 5m> o zanja a cielo abierto)

iii.-Rastrear e identificar físicamente los puntos de alimentación del sector, y se verificará una vez mas con el Área Operativa del Organismo Operador si estos se podrán cerrar sin afectar a otras zonas.

Además, verificar si los puntos de alimentación cuentan con válvula de seccionamiento para su control. (Se deberá evitar instalar válvulas accesibles al publico, para evitar que estas puedan ser operadas por personal ajeno, al respecto véase la documentación de registros de fierro fundido telescópicos para válvulas de seccionamiento operados con maneralesespeciales).

iv.-Identificar obras adicionales o interferencias (ductos de PEMEX, TELMEX, CNA, infraestructura de CFE, LFC, ,líneas de ferrocarril, ríos, infraestructura de telecomunicaciones, etc.)

v.-Generar planos respectivos una vez concluida la obra con la finalidad de llevar un mejor control de los sectores habilitados, en escala legible para formatos de 120 x 900 mm o 600 x 900mm del cual deberáproporcionarse una versión impresa y unan versión en discos magnéticos o en su defecto discos ópticos, para cada representación (operadores, constructores, supervisores).

La etapa de Ejecución del Proyecto comprende la instalación de las válvulas de seccionamiento, de regulación en su caso, y de todos las acciones, obras y modificaciones a la red de distribución contenidos en el proyecto ejecutivo.Un punto importante a considerar son las válvulas existentes que requieran sustituirse, la indicada para hacer esta valoración será el Área Operativa del Organismo Operador.

MMonitoreoonitoreo IInicialnicial del del SSectorector HHidromidroméétrico trico

Se debe aislar y medir el flujo en el sector ya sea con equipo permanente (si se instaló) o con equipo portátil (medidores ultrasónicos ), en la entrada del suministro y simultáneamente se medirá presión y gasto en otros tres nodos interiores ubicados estratégicamente, durante una semana.

La medición debe incluir presión y gasto semicontinuos(en lapsos de 15 segundos con ± 5% de error tolerado), con equipo de censo y registro digital.

Esta actividad permitirá obtener la información de la demanda en condiciones actuales, para que una vezrealizada la eliminacion de fugas y clandestinaje se tenga un punto de comparación del gasto suministrado.

Puesta Puesta een Operacin Operacióón n dde Sector Hidrome Sector Hidroméétricotrico

a) Calibarción de la válvula de regulación de presión en su caso.

b) Medición subsiguiente de la calibración, de presión y caudal, durante 5 días, similar a la del inciso b del punto 5.

c) Recorrido de entrega del sector en manos de la supervisión ejecutiva a los responsables del área de operación, junto con la documentación del Manual de Operación del sector.

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FEB 200095 lps

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FEB 200292 lps

ABR 200278 lps

MAYO 200290 lps

JUN 200278 lps

FormulaciFormulacióón n ddel Programa el Programa dde Eliminacie Eliminacióón n dde Fugas e Fugas yy Clandestinaje Clandestinaje

Este programa es esencial para el objetivo de ahorro de la sectorización, debe contemplar primero la detección y seguidamente la eliminación tanto de fugas visibles como de no visibles. Con tal fin se utilizaráel equipo ya descrito. La intensidad del trabajo dependeráde la disponibilidad de equipos de detección y personal capacitado del OrganismoOperador.

AnAnáálisis lisis ““CostoCosto--beneficiobeneficio”” deldel Sector Sector HidromHidroméétricotrico

Monitoreo Monitoreo dde Revisie Revisióón n ddeell Sector HidromSector Hidroméétrico trico

Revisión del flujo en la red del sector mediante monitoreo de presiones al primer mes y 5 meses después de la puesta en operación.

Ing. Oscar Froylán Martínez Villalba

e-mail: martof69@prodigy.net.mx